Завершенные проекты
Проведён анализ применения технологии индуцированного виртуального окружения (ИВО) и определён круг задач для решения в системе ИВО. Сформулирована концепция применения технологии ИВО в реалистичной конфигурации программно-аппаратных средств для визуализации состояния Международной космической станции (МКС). Проведена частичная закупка и установка оборудования на испытательном полигоне в Институте космических исследований (ИКИ РАН). Реализованы укрупнённые базовые геометрические модели МКС и её активных сегментов. Развернут центральный пост визуализации с двумя экранами проекционной системы и одним кластером персональных компьютеров в Центре отображения ИКИ РАН. Разработана программная система трансляции вектора состояния МКС в вектор состояния её виртуальной модели.
Произведён монтаж проекционной установки для системы панорамного типа. Проведены испытания синхронной работы нескольких графических компьютеров кластера, отображающих панораму виртуальной сцены. Создан прототип проекционной установки панорамного типа. Приобретено оборудование, создано необходимое системное программное обеспечение (драйверы) и специализированное прикладное ПО для визуального анализа ряда физических задач. Реализована система визуализации магнитосферы Земли.
Разработаны оригинальные методы и алгоритмы визуализации пространственных сцен для стереоскопического видения и оперативного изменения отображаемой сцены при перемещении наблюдателя. Cформирована полномасштабная система виртуального окружения на кластере персональных компьютеров и исследованы ее применения для широкого спектра задач. Разработаны новые перспективные системы научной визуализации в виртуальном окружении, с их помощью получены серьёзные научные результаты и показана их применимость для задач науки и образования. Разработанная оригинальная методология визуализации в крупномасштабных системах виртуального окружения не имеет мировых аналогов в предлагаемом диапазоне стоимости.
Разработана технология создания установок виртуальной реальности в различных конфигурациях. Разработана и построена полномасштабная система виртуального окружения. Выполнены работы по отладке перенесённых инструментальных программных средств визуализации из среды SGI IRIX в среду Linux. Разработана технология создания установок виртуальной реальности с несколькими экранами на кластере ПК. Разработаны новые эффективные алгоритмы воспроизведения виртуальных сцен и устранения визуальных артефактов. Реализованы приложения виртуальной реальности для решения различных физических и прикладных задач. В частности, создана модель упругих деформаций объектов различной формы, разработаны приложения для визуализации магнитосферы Земли, виртуального макетирования, виртуальных технологических карт сборки сложных конструкций с использованием данных САПР, а также для визуализации архитектурных сооружений. Исследованы возможности применения систем виртуального окружения для управления технологически сложными системами в реальном времени, а также для отработки навыков управления такими системами (тренажёры).
Результатом выполнения проекта стало создание городской компьютерной сети (ГорКомСети) и предоставление гражданам Протвино (сотрудникам ИФВЭ) современных телематических услуг. Выполнение данного проекта стало одним из полигонов для исследования и отработки передовых научных, программных и технологических решений по осуществлению Московской областной региональной программы «Фундаментальная наука в наукоградах Московской области» и межведомственной программы создания национальной информационной инфраструктуры.
Разработаны виртуальные тренажёры хирургии, которые являются в настоящее время одной из наиболее интересных областей исследований и разработок по применению компьютерной графики в медицине. В то время как коммерчески доступные системы виртуальной хирургии, как правило, требуют дорогостоящего оборудования и специального программного обеспечения, мы разработали виртуальный тренажёр, работающий на персональных компьютерах с типовой конфигурацией. Разработанная система позволяет изучать методы ортопедической хирургии и выполнять планирование операций, не расходуя дорогие пластиковые муляжи костей. Система моделирует хирургические методы, импланты и инструменты. Нами также разработаны и реализованы алгоритмы интерактивного моделирования форм с фото-реалистическим представлением. В качестве математической модели моделируемых форм использовались неявные функции, позволяющие задавать очень сложные формы с помощью относительно компактных формул.
Сформирован прототип системы виртуального окружения, разработана аппаратура для реализации технологии прямого манипулирования данными в виртуальном окружении, разработано программное обеспечение для новых устройств работы с данными. Создано математическое и программное обеспечение для представления и анализа в виртуальном окружении сложных математических объектов, связанных с фундаментальными проблемами общей и квантовой физики, теоретической механики, общей и алгебраической топологии. Применение средств визуализации и технологии виртуального окружения позволило провести интересные исследования и получить новые результаты в теории струн. Использование высокопроизводительных мультипроцессорных и кластерных систем, создание системного и прикладного программного обеспечения специализированного для задач моделирования и визуализации позволило разработать новые численные методы и существенно повысить эффективность расчётов, благодаря которым были получены также новые результаты при решении задачи об одномерном ультра-релятивистском рассеянии двух тождественных заряженных частиц в классической электродинамике с запаздывающим и опережающим взаимодействием (Уилера-Фейнмана).
IVE — Разработка и создание индуцированной виртуальной среды для задач исследования космоса. Отчет за этап 2004 г.