Коммерческое применение
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?
Реальные деньги виртуальной реальности
В начале 70-х словосочетание «искусственный интеллект» произносили с благоговением: люди надеялись, что «умные машины» полностью заменят их на производстве. Но устройства с использованием искусственного интеллекта все еще остаются довольно экзотическими и по сей день. В 90-е годы появилась концепция виртуальной реальности, которая не менее революционна. Найдут ли себе применение системы виртуальной реальности или их постигнет участь систем искусственного интеллекта? Сможет ли виртуальная реальность приносить доход? В общем, в этой статье мы попытаемся разобраться с реальным будущим виртуальной реальности.
В середине 90-х технологии виртуальной реальности перестали быть объектом научных исследований — соответствующие технологии стали использоваться в промышленности, архитектуре, обучении и других областях человеческой жизни.
В настоящее время в мире существует более 100 крупномасштабных установок виртуальной реальности, которые используются в самых различных областях науки и техники, решая задачи как фундаментальных научных дисциплин, так и в узко специализированных прикладных направлениях. Такие системы имеют большинство ведущих компаний мира — Boeing, Ford, General Motors, BP и многие другие.
В начале марта 2003 года, ряд ведущих IT компаний создали 3D Consortium. Целью организации «3D Consortium», станет создание технических и программных стандартов 3D устройств, т.е. определение отраслевых стандартов. Главными основателями стали: Samsung, Motorola, Microsoft, Sharp, Itochu Corp., NTT Data Corp., Sanyo Electric Co. Ltd. и Sony Corp. На данный момент в списках консорциума уже значатся 65 почуявших запах прибыли компаний. Любопытный факт, что эти компании имеют отношение не только к компьютерным технологиям, но и к бизнесу как таковому — банки, газеты, рекламные компании и.т.д.
Организаторы 3D Consortium заявляют, что в ближайшие 5 лет рынок 3D устройств увеличится до 25млрд. долларов в год. И если в дело включились такие монстры IT индустрии, то, возможно, так оно и будет.
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 в 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, которое 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 уже 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 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 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.
Виртуальное обучение, тренажеры и симуляторы
Разнообразные тренажеры с использованием элементов виртуальной реальности реализованы для танковых частей, военно-морского флота и ВВС такие как:
- Корабельный тренажер
- Вертолетный симулятор
- Танковый тренажер
- Авиационный симулятор
- Авиационный тренажер
В гражданской сфере тренажеры и симуляторы существуют практически для всех устройств, требующих человеческого управления, например:
- Тренажер для гражданской авиации
- Тренажер водителя
- Тренажер операторов электростанций
Системы виртуальной реальности устанавливаются на предприятиях для обучения персонала, занятого на опасных участках производства, например в кузнечных цехах. Компания Motorola умудрилась сэкономить за счет виртуального обучения и создания виртуальных руководств по ремонту своего оборудования несколько миллионов долларов. Компания Boeing смело вкладывает несколько десятков млн. долларов 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
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, снизило 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.