Виртуальная реальность. 5

Содержание

Введение …………………………………………………………………..….3

Исторический обзор …………………………………………………….…..5

Компьютерные игры ……………………………………………………….9

ВР-система …………………………………………………………………..10

Перспективы виртуальной  реальности ………………………………....13

Заключение  ………………………………………………………………….18

Приложение  ………………………………………………………………….19

Введение

В последние годы развитие информационных технологий позволило  создать технические и психологические  феномены, которые в популярной и  научной литературе получили название "виртуальной реальности", "мнимой реальности" и "ВР-систем". Развитие техники программирования, быстрый рост производительности полупроводниковых микросхем, разработка специальных средств передачи информации человеку, а также обратной связи (надеваемых на голову стереоскопических дисплеев, перчаток и костюма, в которые встроены датчики, передающие на компьютер информацию о движениях пользователя) - все это создало новое качество восприятия и переживаний, осознанные как виртуальные реальности.

Внешний эффект состоит в том, что человек попадает в мир, или весьма похожий на настоящий, или предварительно задуманный, сценированный программистом (например, попадает на Марс, участвует в космических путешествиях или космических войнах), или, наконец, получает новые возможности в плане мышления и поведения. Наиболее впечатляющим достижением новой информационной технологии, безусловно, является возможность для человека, попавшего в виртуальный мир, не только наблюдать и переживать, но действовать самостоятельно.

Собственно говоря, человек и раньше мог, причем достаточно легко, попасть в мир виртуальной реальности, например, погружаясь в созерцание картины, кинофильма или просто, увлеченно поглощая книгу. Однако во всех подобных случаях активность человека была ограничена его позицией зрителя, читателя или слушателя - он сам не мог включиться в действие как активный персонаж.

Совершенно иные возможности  предоставляют системы виртуальной  реальности: самому включиться в действие, причем часто не только в условном пространстве и мире, но и в как бы вполне реальных - во всяком случае, с точки зрения восприятия человека. Все это, судя по всему, и предопределило бум потребностей на новые информационные технологии и соответственно, быстрое развитие их. Однако широкое распространение и внедрение таких технологий порождает множество совершенно особых проблем и тенденций, с которыми человечество не сталкивалось ранее и которые не могут быть оставлены без внимания.

Исторический  обзор

Хотя широкую известность и популярность понятие "виртуальная реальность" и все, что связано с ним, обрело сравнительно недавно - уже в эпоху персональных компьютеров и глобальной сети Интернет - однако идеи, приведшие к возникновению этого феномена, зародились гораздо ранее. Рассмотрим кратко историю происхождения самого термина, а также обозначаемой им технологии.

Слово "виртуальный" в "виртуальной реальности" восходит к лингвистическому разграничению, сформулированному в средневековой  Европе. Средневековый логик Дунст Скотт придал термину значения, ставшие традиционными: латинское "virtus" было главным пунктом его теории реальности. Он настаивал на том, что понятие вещи содержит в себе исследовательские атрибуты не формально (как если бы вещь существовала отдельно от исследовательских наблюдений), но виртуально. Хотя для понимания свойств вещи нам может понадобиться углубиться в наш опыт, сама реальная вещь уже содержит в своем единстве множество эмпирических качеств, но содержит виртуально - в противном случае все они не закрепились бы как качества этой вещи. Термин "виртуальный" Скотт использовал для того, чтобы преодолеть пропасть между формально единой реальностью и нашим неупорядоченно-разнообразным опытом

Современная технология виртуальной реальности началась с  попытки соединить визуальное восприятие с восприятием движения и звука. Ее первоначальное применение предшествует изобретению компьютера. Это был летный тренажер, в исходной модели которого использовались движущаяся картинка и пневматические передачи, подобные органным трубам. Рычажный тренажер марки "Линк Трэйнер", запатентованный в 1929 году, заставлял моделирующее устройство двигаться, вращаться, падать, изменять курс и таким образом создавал удовлетворительное ощущение движения. А в 1956 году Мортон Хейлиг создал экспериментальный театр "Sensorama", в котором при демонстрации фильма о поездке имитировались тряска, шум, порывы ветра, дым, запахи. Были и другие попытки разработки различных средств имитации, при помощи которых человек мог получить ощущение псевдо-реальности некой искусственно созданной среды.

В 1964 году в Кракове  вышла книга Станислава Лема "Summa technologiae", в которой целая глава  была посвящена "фантомологии". По Лему "фантоматика" - это область  знания, решающая проблему: "как создать  действительность, которая для разумных существ, живущих в ней, ничем не отличалась бы от нормальной действительности, но подчинялась бы другим законам?.. Фантоматика предполагает создание двусторонних связей между "искусственной действительностью" и воспринимающим ее человеком... Фантоматика предполагает создание такой ситуации, когда никаких "выходов" из созданного фиктивного мира в реальную действительность нет... Фантоматизация - это "короткое замыкание", то есть подключение человека к машине, фальсифицирующей действительность и изолирующей его от внешней среды". Эти формулировки фактически представляют собой прообраз современного определения виртуальной реальности: "Виртуальная реальность - это компьютерная система, применяемая для создания искусственного мира, пользователь которой ощущает себя в этом мире, может быть управляем в нем и манипулировать его объектами". Здесь же достаточно подробно описывается "антиглаз", укрепляемый на пользователе при помощи специальных очков - устройство ввода визуальной информации в глаз человека - то, что сейчас называется "eyephone". Вопросы, тем или иным образом имеющие отношение к виртуальной реальности, рассмотрены Лемом в различных аспектах и во многих других произведениях. С начала 1960-х годов разработкой технических устройств, которые впоследствии будут оценены как первые реальные результаты в области ВР, занимался Иван Сазерлэнд. Результаты своих исследований в 1965 году он изложил в работе "Идеальный дисплей", положившей начало техническим и технологическим разработкам, в том числе и с его участием, в области обработки и вывода изображений. В 1972 году Мирон Крюгер ввел термин "искусственная реальность" ("artificial reality") для определения тех результатов, которые могут быть получены при помощи системы видеоналожения изображения объекта (человека) на генерируемую компьютером картинку и при помощи других разработанных к тому времени средств. Основные идеи были впоследствии опубликованы в книге "Artificial Reality" (1983 г.).

В 1984 году Уильям Гибсон опубликовал роман "Neuromancer", в котором впервые ввел понятие "киберпространства" ("cyberspace"): "Киберпространство - это согласованная галлюцинация, которую каждый день испытывают миллиарды обычных операторов во всем мире... Это графическое представление банков данных, хранящееся в общемировой сети компьютеров, подключенных к мозгу каждого человека. Невообразимая сложность. Линии света, выстроенные в пространстве мозга, кластеры и созвездия данных". После выхода романа постепенно киберпространством стали называть пространство, созданное всемирной телекоммуникационной сетью и другими компьютерными системами связи и коммуникации. Некоторые идеи из этого и других произведений Гибсона были впоследствии реализованы разработчиками систем ВР. С появлением нового поколения компьютеров в середине восьмидесятых годов произошел прорыв в разработке систем ВР. Тогда же, собственно, и появился термин "Virtual Reality", который в 1985 г. ввел Джарон Леньер, являющийся в настоящее время одним из известнейших специалистов в области ВР, бизнесменом, писателем, музыкантом, художником (причем все перечисленное - не без непосредственного применения компьютерных технологий), а в то время - бывший компьютерный хакер.

С тех пор виртуальная  реальность отождествляется с более  глубоким подходом, связанным со многими сложностями. Для нее нужны, как минимум, головной дисплей и перчаточное устройство (или другие средства управления виртуальными объектами). Полное погружение требует от пользователя надеть сенсорный костюм, передающий данные о движениях в компьютер. Головной дисплей - это два очень маленьких видеомонитора, установленных так, что каждый из них находится перед соответствующим глазом; на него смотрят через специальные широкоугольные линзы. Размещение этих устройств в маске или шлеме таково, что глаза могут принимать изображение, которое мозг идентифицирует как трехмерное. Некоторые дисплеи снабжены наушниками, создающими звуковую среду. Другие методы, как, например, специальные электронные очки, скорость изображения в которых сопоставима с видеодисплеями, позволяют пользователям работать в реальной среде, одновременно обращаясь к изображениям в среде виртуальной.

Вышеприведенное относится  к виртуальной реальности в ее "классическом" понимании. Однако в настоящее время существуют различные интерпретации этого понятия, и соответственно различные разновидности ВР, которые целесообразно рассмотреть подробнее.

Компьютерные  игры

Чрезмерная увлеченность компьютерными играми часто приводит к зависимости от них. Психологи  выделяют компьютерную зависимость первого и второго порядка. Зависимые 1-го порядка чувствуют себя в приподнятом настроении во время игры. Они любят играть группами в сети, получают позитивное подкрепление со стороны группы, когда становятся победителями и именно это является для них главным.

Компьютер для них - средство получить социальное вознаграждение. Это люди, которые на самом деле используют компьютерные игры для своего развития и социализации. Их зависимость  сродни зависимости от мольберта  и кисточек юных любителей рисовать или зависимости от спортзала юных любителей спорта. Зависимые же 2-го порядка - это настоящие жертвы "виртуальной зависимости".

Они используют компьютер  для бегства от чего-либо в своей  жизни, и их привязанность к машине - симптом более глубоких проблем (например, физические недостатки, низкое самоуважение и т. д.). "Виртуальная зависимость" может привести к социальной и эмоциональной изоляции, психическим расстройствам и информационным перегрузкам, к индивидуализму и отчуждению.

ВР-система

Если следовать строгой  терминологии, то все вышеперечисленное  представляет собой только квази-ВР, поскольку не обеспечивает полной вовлеченности  человека в виртуальный мир с  максимальным задействованием его  органов чувств. Полноценная ВР-система  должна обладать следующими свойствами: она отвечает на действия пользователя (интерактивность), в реальном времени представляет виртуальный мир в виде трехмерной графики и дает эффект погружения.

Сегодня есть несколько  типов более-менее массовых ВР-систем:  
1. Кабинные симуляторы (cab simulators), порожденные автомобильными и авиатренажерами, в которых пользователь садится в кабину и видит перед собой в окне дисплей компьютера, на котором изображены некие ландшафты: если пользователь начнет вертеть управляющими ручками (рычагами или рулем), на дисплее будет соответственно изменяться ландшафт.  
2. Системы искусственной реальности (artificial, projected reality), в которых пользователи видят реальные видеозаписи друг друга, встроенные в виртуальное пространство трехмерных образов. Эти системы не требуют головных дисплеев и могут успешно использоваться для непросвещенных пользователей. Идея совмещения видео и компьютерной графики в реальном времени породила, в частности, технологию виртуальных студий, при которой изображение на экране телевизора в реальном времени складывается из видеозаписей участников передачи (реально находящихся в пустой студии) и трехмерных миров, которые компьютер генерирует и соединяет с этой видеозаписью.  
3. Системы "расширенной" реальности (augmented reality), в которых изображение на экране головного дисплея прозрачно, так что пользователь видит одновременно и свое реальное окружение, и виртуальные объекты, генерируемые компьютером на экране.  
4. Системы телеприсутствия (telepresence) используют видеокамеры и микрофоны для погружения в виртуальное окружение пользователя, который либо сморит в дисплей шлема, соединенный с подвижной камерой на платформе, либо орудует джойстиком без шлема. Такого рода системы были установлены на космическом корабле "Pathfinder", который в июле 1997 года "приземлился" на Марс - с их помощью ученые с Земли могли рассматривать и фотографировать поверхность планеты.  
5. Настольные ВР-системы (desktop VR) представляют ВР с помощью больших мониторов или проекторов. Это хороший инструмент бизнес-презентаций, поскольку вместо шлема здесь нужен джойстик, мышь или шаровой манипулятор, при помощи которых пользователь может повернуть трехмерную модель на мониторе на все 360 градусов. С помощью такой системы легко показать модель будущего здания или проект корабля.  
6. Визуально согласованный дисплей (visually coupled display) размещается прямо перед глазами пользователя и изменяет картинку согласно движениям его головы. Он снабжен стереофоническими наушниками и системой отслеживания направления взгляда и фокусирует изображение, на которое направлено внимание пользователя.

На сегодняшний день такие "настоящие" виртуальные  системы еще не получили массового  распространения в силу их дороговизны  при недостаточно высоком качестве моделируемого мира. Пока наиболее активно ВР-системы используются военными для имитации боевых событий и действий, а также в качестве тренажеров для быстрого обучения ведения боя в ситуациях, создаваемых такими имитациями. Другая область, где ВР уже нашла свою нишу - индустрия развлечений. Здесь виртуальные миры становятся логическим продолжением традиционных компьютерных игр - особенно это касается игр "от первого лица", где играющий получает возможность самому оказаться в центре событий и почти в буквальном смысле прочувствовать эти события на себе.

Одна из основных проблем  в освоении виртуальной реальности состоит в том, чтобы частично совпадающие (перекрывающиеся) данные, поступающие в мозг человека от различных рецепторов, были удовлетворительны в информационном отношении. Диссонанс восприятия, когда сигналы разноречивы, может вызвать дезориентацию, растерянность и даже болезнь. Сегодня эти дефекты еще довольно велики, потому что несмотря на все достижения технологий, в современной ВР пока не очень много реального и Вы легко отличите виртуальный объект от настоящего. Кроме того, большая часть компьютеров обладает пока замедленной реакцией на входной сигнал, а системы ВР, работающие в реальном времени, то есть позволяющие имитировать взаимодействие с окружающей виртуальной средой в режиме и со скоростью, подобными реальным, пока очень дороги. Широкое применение ВР-систем также сдерживается низкой разрешающей способностью дисплеев на жидких кристаллах. Но это - технологические трудности, которые в ближайшие годы будут постепенно преодолены.

Возможно, более сложная  проблема с системами виртуальной  реальности имеет психологическую природу и состоит в приучении пользователей к новым технологиям, внедряющимся в их работу. Предположим, корпорация располагает двумя макетами операционных технологий для какой-то производительной деятельности. Один - трехмерный и усложненный; другой - простой и пока двумерный. Проблема в том, захотят ли люди носить очки и перчатки, чтобы в них заниматься повседневными делами. Опыт трехмерных фильмов позволяет ожидать сопротивления. Ближайшими кандидатами на очки и перчатки оказываются те, кому уже приходится переодеваться для работы, - пилоты и астронавты. Дети, конечно, с удовольствием наденут всякие костюмы и шлемы, делающие видеоигры более реалистичными. Однако проблема преодоления психологического барьера всегда сопровождает рывок технологий, и можно рассчитывать, что со временем она будет преодолена при условии, что пользователи виртуальных систем будут не просто потребителями, а творцами и создателями своих виртуальных миров. Спасение утопающих в виртуальной реальности - в руках самих утопающих.

Перспективы виртуальной  реальности

Несомненно, что дальнейшее развитие и распространение виртуальных  технологий способно привести к коренным изменениям в научно-технической  сфере, а также повлечь за собой  существенные социальные преобразования. Возможно, мы не можем даже представить себе, каково будет в связи с этим истинное положение дел, допустим, через несколько десятилетий. Однако существуют различные прогнозы, высказываемые как учеными, так и возлюбившими эту столь благодатную ныне тему писателями-фантастами, которые представляют интерес к рассмотрению.

Направление технического развития ВР-систем в ближайшее время  предсказать достаточно легко. Очевидно, оно будет идти в сторону совершенствования  возможностей графического отображения, и одновременно - постепенного удешевления систем. Хотя и на этот счет существуют различные мнения. Например, на одном семинаре по виртуальной реальности, проведенном в 1992 году, основной мотив был таков: "Поскольку качество изображения достаточно низко, будем считать, что нам для наших целей хорошее изображение и не нужно. Не надо нам ни расчетов в реальном времени, ни реалистичных фактур» Точно такое же положение было в области компьютерной графики на заре ее туманной юности. В те времена можно было рассчитывать лишь на абсолютно статичные и одноцветные изображения. Первые идеи при виде такого качества также звучали утешительно, но не конструктивно: не нужно нам ни цвета, ни движения. Время показало, что как только цвет и движение стали доступны компьютерной графике, так сразу все стали предпочитать реалистично движущиеся картинки с хорошим цветовым разрешением. Понятно, что и с виртуальной реальностью произойдет то же самое.

Также средства ВР будут  развиваться к тому, чтобы воздействовать на как можно больше органов чувств человека. Например, уже сейчас братьями Латыповыми разработана "Виртуальная Сфера", которая вращается, имитируя передвижение человека в виртуальном мире - таким образом, его движение требует реальных мускульных усилий, а не простого нажатия на кнопки или поворота джойстика. Существуют проекты, предполагающие насыщение виртуальной реальности соответствующими обстановке запахами; наконец, рассматривается даже возможность создания установки для виртуального секса.

Все большая виртуализация и повсеместное внедрение Интернета не может не привести к заметным переменам в социальной структуре общества. Интернет представляет собой идеальное средство для реализации извечного стремления человека к свободе. В любом сообществе индивид всегда приобретает тот или иной статус, определяющий сферу его полномочий и накладывающий разнообразные ограничения. Однако Интернет упраздняет понятие статуса как таковое и заменяет его на понятие интенции: "Свобода, интернационально понимаемая, есть открытая свобода. Это означает, что как только Вы покидаете среду статусно-ориентированной коммуникации, среду институциональных отношений, Вы не можете придать любому отношению характер определения, отношение теряет свою вторую сторону, превращается в нечто иное, в интенцию, точечный вектор, в запрос не к иной стороне в отношении, а в запрос интернациональный - направленный посыл без адресата". В такой среде невозможны никакие государственные институты, никакой контроль, никакие ограничения, поскольку участник интернациональных отношений фактически виртуален и его личность в общем случае не может быть установлена никакими методами, если только он сам этого не пожелает. В статье отрицается утверждение о том, что следствием таких тенденций станет смерть культуры. Они ведут не к смерти культуры как таковой, а к смерти статусной культуры и возникновению на ее месте совершенно новой. Предполагается, что со временем это приведет к исчезновению различий в развитии между государствами, имеющими доступ в Интернет, стиранию границ, упразднению государственных и прочих иерархических структур и объединению всего мира в единое киберпространственное сообщество.

Вторжение виртуальности  в нашу жизнь может породить различные  психологические проблемы, которые  будут представлять собой отягощенный вариант описанной выше компьютерной зависимости. Уже сейчас многие люди бегут от трудностей реальной жизни в Интернет или в мир компьютерных игр, но что будет, когда мир виртуальный по детальности своей проработки не будет уступать миру реальному? А если к тому же в виртуальности человек получит новые возможности, недоступные ему в жизни - захочет ли он, потом возвращаться обратно? В этой связи можно вспомнить фантастический роман Сергея Лукьяненко "Лабиринт отражений". Действие романа происходит в недалеком будущем, где виртуальный город под названием Диптаун стал преемником современного Интернета. Люди входят в Диптаун посредством специальной компьютерной программы "deep", после чего они воспринимают виртуальный мир всеми органами чувств так, как если бы он был абсолютно реальным. Многие люди проводят в этом мире фактически всю свою жизнь, ненадолго возвращаясь оттуда только для удовлетворения естественных потребностей. Другие в Диптауне занимаются работой, которую гораздо удобнее осуществлять через виртуальность, нежели в реальном мире. Наконец, некоторые и вовсе утрачивают ощущение реальности, и вернуть их к нормальной жизни могут только профессиональные спасатели - дайверы. Несмотря на фантастичность идеи, описанная в романе картина выглядит удивительно правдоподобной. В другом произведении Лукьяненко - "Императоры иллюзий" - владелец крупной компании предлагает людям еще более изощренный вариант виртуальной реальности - Линию Грез, которая превращает человека в хозяина своей собственной Вселенной, фактически в бога. Проблема состоит в том, что вернуться из такой Вселенной в реальный мир он не сможет уже никогда. Что произошло бы, будь подобная безумная идея реализована в действительности? Согласно Лукьяненко большинство людей отказались от Линии Грез и воспользовались ей только те, кого принято называть отбросами общества. Однако автор данного реферата не придерживается столь оптимистической точки зрения. Все-таки, возможность стать хозяином своего собственного мира могла бы стать сильным искушением для любого человека.

Еще меньше оптимизма  можно увидеть в картине будущего, представленной в нашумевшем фантастическом фильме "Матрица".Согласно этому  фильму, люди до такой степени ушли в виртуальный мир, что, в конце  концов, полностью утратили ощущение реальности. Их жизнь и деятельность оказывается всего лишь иллюзией, тщательно смоделированной сверхмощными компьютерами. На самом деле они - не более чем придатки машин, служащие для последних дешевым энергетическим сырьем. Хотя фильм снят в жанре боевика и многие его построения не выдерживают никакой научной критики, некоторые идеи все же заставляют задуматься. В самом деле, невольно возникает вопрос: если технология способна достичь такого уровня, при котором виртуальную реальность невозможно отличить от реальной жизни, то есть ли гарантия, что мир, где мы живем - не виртуальный, что он не был создан кем-то искусственно с той или иной целью?

Создатели "Матрицы" - далеко не первые, кто поднял этот вопрос. Можно вспомнить творчество все того же Станислава Лема - в частности, его "Звездные дневники Ийона Тихого". В рассказе "Из воспоминаний Ийона Тихого".(1975 г.) описаны ящики, служащие своеобразными футлярами для целых миров. Такой ящик - фактически компьютер, а его обитатели - не более чем цепочки электрических сигналов. Однако эти "цепочки" способны думать и чувствовать так, как если бы они были реальными людьми, и свой виртуальный мир они воспринимают как единственно реальный, поскольку не имеют никакой возможности выйти за пределы ящика. Но ведь тогда можно предположить, что и мы, обитатели Земли, тоже живем в неком "ящике", созданном за семь - или сколько там еще - дней неизвестным нам богом-экспериментатором! Можно пойти и дальше: поскольку модель такого мира является динамической и, вероятно, расширяемой - возникает вопрос: насколько мы можем быть уверены в объективности наших знаний о мире? Например, планеты нашей Солнечной системы, сфотографированные космическими аппаратами - не были ли они для древнего человека просто светящимися точками на небосклоне не метафорически, а в самом буквальном смысле? А чем в действительности окажутся звезды, когда человек однажды их достигнет? И если когда-нибудь мы доберемся до границы Вселенной - не отодвинется ли эта граница дальше по прихоти того таинственного ученого, который с неведомой целью смоделировал нашу "виртуальность"? Эти вопросы поднял также и автор реферата в фантастическом рассказе "Эксперимент", однако ответ на них сегодня, очевидно, дать невозможно. Если же подобные логические построения окажутся правдой, то хочется по крайней мере надеяться, что наш создатель не прекратит эксперимент и не покончит одним ударом со столь удивительным творением, как человечество.

О перспективах развития виртуальной реальности можно говорить достаточно много. Однако прогнозы, как известно, дело неблагодарное, и только время рассудит, как все обернется на самом деле: выйдет ли наша цивилизация на новую ступень развития - или же, напротив, будет отброшена назад.

Заключение

Очевидно, что виртуальные  технологии - как, впрочем, и любые другие несут с собой не только много преимуществ, но и целый букет неведомых доселе проблем. Однако прогресс остановить невозможно, и ясно, что, несмотря на заявления отдельных технофобов, виртуальная реальность, так или иначе, займет свое место в нашей жизни.

Поэтому задача Человека Разумного - использовать свой разум  так, чтобы извлекать из новых  достижений максимум пользы (по возможности  получая от этого удовольствие) - но никогда не допускать, чтобы виртуальная  реальность стала ему иллюзорной заменой реального мира.

Приложение

Шлем виртуальной  реальности.

Модель 3D Visor Z800 имеет  два OLED-дисплея для левого и правого  глаз с разрешением 800x600 пикселей на каждом. Встроенный трэкер движения позволяет отслеживать повороты головы и обеспечить панорамный взгляд на 360 градусов в компьютерных играх. 3D Visor Z800 может быть использован для работы в офисных приложениях, а может и в трёхмерных играх, где он обеспечивает стерео эффект. 

Работа со шлемом 3D Visor Z800 эквивалентна работе со 105-дюймовым монитором на расстоянии 3.6 метра, OLED-экраны в отличие от LCD или CRT мониторов  не создают мерцания, которое так  раздражает в подобных устройствах. В шлем встроены качественные стерео наушники и микрофон. 
Устройство питается от USB порта компьютера и не требует дополнительного подключения к источнику энергии, а значит может использоваться не только в офисе, но и в дороге.