История и перспективы развития VR

Термин «виртуальная реальность» получил распространение в середине 1980-х годов, употребил и популяризировал его Джарон Ланье, американский ученый в области визуализации данных и биометрических технологий, пионер в области технологий виртуальной реальности и их коммерческого продвижения, футуролог, популяризатор, композитор, концептолог, философ, диджерати, включенный энциклопедией Британника в список 300 крупнейших изобретателей в истории человечества. По определению Д. Ланье «виртуальная реальность – это иммерсивная и интерактивная имитация реалистичных и вымышленных сред, то есть некий иллюзорный мир, в который погружается и с которым взаимодействует человек, причем создается этот мир имитационной системой, способной формировать соответственные стимулы в сенсорном поле человека и воспринимать его ответные реакции в моторном поле в реальном времени» [23].

Концепция виртуальной реальности существует с 1838 года со времени представления Чарльзом Уитстоуном его изобретения – стереоскопа. Стереоскоп представлял собой устройство, которое позволяло пользователю просматривать два изображения через отверстия для каждого глаза, которые в совокупности выглядят большими и трехмерными. Стереоскоп стал прототипом VR-очков.

В 1957 году кинематографист Мортон Хейлиг разработал устройство, благодаря которому его называют «отцом виртуальной реальности», ? «Сенсораму». Внешне оно напоминало собой игровой автомат с сиденьем и небольшим экраном. Для своего устройства Хейлиг отснял пять короткометражных фильмов, в которые и «погружался» пользователь, одновременно задействовав зрение, звук, обоняние и осязание.

В 1968 году Иван (Айван) Сазерленд с помощью своего ученика Боба Спроулла создал первый виртуальный шлем – носимый на голове дисплей (HMD). Шлем назывался «домоклов меч», потому что из-за его объема и большого веса подвешивался к потолку.

С 1992 начинают различать термины VR и AR. Льюис Розенберг создал экзоскелет для армии США, позволяющий оператору управлять летательным аппаратом, физически находясь в центре управления полетами.

В 1993 компания SEGA представила на рынок игровую VR-консоль Genesis. Игровой процесс, осуществляемый при помощи Genesis, оказывал негативное влияние на вестибулярный аппарат, из-за чего от серийного выпуска аппарата компания отказалась.

В 2015 компания Oculus выпустила очки виртуальной реальности Oculus Rift CV1, которые стали доступны широкому кругу пользователей виртуальной реальности. С этого момента виртуальная реальность стали рассматривать как самостоятельную отрасль.

Развитие VR сдерживается несовершенством вычислительного оборудования и периферийных устройств. Для работы с VR требуется мощный компьютер и дополнительная аппаратура – датчики, симуляторы, экраны, звуковоспроизводящие системы и тому подобное. Периферийное оборудование связывается с компьютером при помощи проводов, это лишает пользователя мобильности и не позволяет полностью погрузиться в виртуальный мир.

Разработчики современного оборудования для VR отказываются от проводного соединения, используя, например, VR-костюм. Одним из доступных является костюм белорусских разработчиков Teslasuite https://teslasuit.io. Костюм полностью беспроводной, а для тактильного ощущения используется экзоскелет-перчатка со специальными датчиками обратной связи тактильного ощущения. Например, пользователь может ощутить виртуальные капли дождя, потрогать предмет, подобранный в компьютерной игре.

VR-костюм похож на гидрокостюм, но в него встроены специальные системы для симуляции виртуального мира: система передачи ощущений; система обратной тактильной связи Haptic Feedback System; система захвата движений, позволяющая пользователю отслеживать его положение в пространстве и перемещения по нему; климат-контроль, для регуляции температуры внутри костюма.

Кроме того, в устройство встроены датчики для сбора и анализа биометрических данных. Так, одежда будущего может определить, какие эмоции испытывает человек, находясь в костюме: радость, страх, волнение и другие психические состояния. Эта информация передается разработчикам, которые на ее основе модернизируют устройство и добавляют новые возможности для индивидуальных настроек обмундирования для каждого пользователя.

Для работы костюма необходим интернет пятого поколения 5G и облако для процессинга, это позволит отказаться от периферийных устройств и проводов для подключения к компьютеру. Разработчики Teslasuite планируют запустить производство умной одежды, в которую будут встроены различные датчики (температурные, измеряющие уровень кислорода в крови, влажность и другие датчики, для отслеживания жизненно важных показателей организма), позволяющие следить за здоровьем пациентов в режиме онлайн.

Параллельно с разработкой костюмов разрабатываются хаптик-перчатки, помогающие взаимодействовать с объектами. Хаптик-перчатки, например, перчатки от компании EXOS – Haptic Exoskeleton, состоят из множества сенсоров, работающих по технологии электростимуляции. В перчатках имеются все те системы контроля, которые встроены в костюм.

Кроме разработки костюмов и перчаток для VR перспективными являются разработки для симуляции веса в виртуальной реальности. Для полного погружения в виртуальный мир пользователю необходимо почувствовать объект, потрогать его, ощутить его форму, а также почувствовать его вес. Проводятся исследования, результаты которых позволяют говорить о том, что при помощи электростимуляции можно точно имитировать вес предмета.

Перспективными являются системы, подключающие компьютер напрямую к мозгу человека. Одним из таких технически сложных проектов является проект Илона Маска – Neuralink https://neuralink.com, в котором разрабатываются сверхмощные интерфейсы между компьютером и человеческим мозгом. Интерфейс (взаимодействие между человеком и компьютером) строится на тончайших имплантируемых в мозг человека электродах. Интерфейс использует технологию нейронного кружева – считывание колебаний усредненной активности нейронов по большой площади. Сотни электродов, соединенных с контроллером, читают биоэлектрическую активность мозга и передают её для расшифровки в компьютер. Особую сложность в реализации технологии представляет индивидуальность активности мозга каждого отдельного человека в каждой отдельной ситуации. Для двухсторонней передачи данных планируется использовать «нейросеть над нейросетью» – специальный чип с технологией глубокого обучения в контроллере, который будет регистрировать шаблоны и изменять их в зависимости от состояния мозга пользователя. Это технологии будущего, работа над ними ведется уже несколько лет.