Віртуальна Реальність Та Штучний Інтелект

Віртуа́льна реа́льність(В.Р.) (англ. Virtual reality) — різновид реальності в формі тотожності матеріального й ідеального, що створюється та існує завдяки іншій реальності. У вужчому розумінні — ілюзія дійсності, створювана за допомогою комп'ютерних систем, які забезпечують зорові, звукові та інші відчуття.

Людина та її віртуальне відображення

Тема статті

Використання технологій штучного інтелекту у сфері віртуальної реальності

Історія

Sensorama-перший прототип мультисенсорного симулятора.

Вперше, поняття штучної реальності було введено Майроном Крюгером в кінці 1960-х. Перша система віртуальної реальності з’явилась в 1962 році, коли Мортон Хейліг представив перший прототип мультисенсорного симулятора, який був названий Sensorama. “Сенсорама” занурювала глядача в віртуальну реальність за допомогою коротких фільмів, які супроводжувалися запахами, вітром (за допомогою фена) і шумом мегаполісу з аудіозапису.В 1967 році Айвен Сазерденд описав і сконструював перший шолом, на який зображення генерувалося за допомогою комп’ютера. Шолом дозволяв змінювати зображення після руху голови (зоровий зворотній зв’язок).

Першою реалізацією віртуальної реальності вважається «кінокарта Аспена» (Aspen Movie Map), створена в Массачусетському технологічному інституті в 1977 році. Ця комп’ютерна програма симулювала прогулянку по місту Аспен, штат Колорадо, даючи можливість вибрати між різними способами відображення місцевості. Літній і зимовий варіанти були засновані на реальних фотографіях. В середині 1980-х з’явилися системи, в яких користувач міг маніпулювати з тривимірними об’єктами на екрані завдяки їх реакції на рухи руки.

У 1989 році Джарон Ланьер ввів більш популярний нині термін «віртуальна реальність».

                                          ВІРТУАЛЬНА РЕАЛЬНІСТЬ(VR) – 
                                 СТВОРЕНИЙ ТЕХНІЧНИМИ ЗАСОБАМИ СВІТ (ОБ’ЄКТИ ТА СУБ’ЄКТИ),
                                     ЯКИЙ ПЕРЕДАЄТЬСЯ ЛЮДИНІ ЧЕРЕЗ ЇЇ ВІДЧУТТЯ: 
                                          ЗІР, СЛУХ, НЮХ, ДОТИК ТА ІНШІ. 
                             ВІРТУАЛЬНА РЕАЛЬНІСТЬ ІМІТУЄ ЯК ВПЛИВ, ТАК І РЕАКЦІЇ НА ВПЛИВ.

Характеристика В.Р. за Н.А.Носовим

Н.А.Носов

Н. А. Носов визначав такі характеристики віртуальної реальності, що вважаються в сучасних дослідженнях основними:

Породженість — віртуальна реальність створюється активністю іншої реальності, зовнішньої щодо неї (константної);
Актуальність — віртуальна реальність існує тільки «тут і тепер», поки активна константна реальність;
Автономність — у віртуальній реальності свій час, простір і закони існування, що можуть бути відмінними від таких у константній реальності;
Інтерактивність — віртуальна реальність може взаємодіяти з іншими реальностями, в тому числі і з тією, що її створює.

До них часом додаються такі, як перетвореність (віртуальна реальність є перетворена інша реальність), спостержуваність (вона є реальністю, якщо її можна сприймати органами чуття), потенційність (вона є тим, що можливе, але не втілене), символічність, відмінність від справжньої реальності, ірраціональність.

Реалізація

Системами «віртуальної реальності» називаються пристрої, які більш повно в порівнянні зі звичайними комп'ютерними системами імітують взаємодію з віртуальним середовищем, шляхом впливу на всі п'ять наявних у людини органів почуттів.

Кімната системи CAVE

Зображення

В даний час існує декілька основних типів систем, що забезпечують формування та виведення зображення в системах віртуальної реальності:

Шолом або окуляри віртуальної реальності

Сучасні шоломи віртуальної реальності являють собою скоріше окуляри, ніж шолом, і містять один або кілька дисплеїв, на які виводяться зображення для лівого і правого ока, систему лінз для коригування геометрії зображення, а також систему трекінгу, що відстежує орієнтацію пристрою в просторі.

MotionParallax3D дисплеї

До пристроїв цього типу відноситься безліч різних пристроїв: від спеціальних смартфонів до кімнат віртуальної реальності (CAVE). Системи даного типу формують у користувача ілюзію об’ємного об’єкта за рахунок виведення на один або кілька дисплеїв спеціально сформованих проекцій віртуальних об’єктів, згенерованих виходячи з інформації про стан очей користувача.

Віртуальний ретинальний монітор

Пристрої даного типу формують зображення безпосередньо на сітківці ока. В результаті користувач бачить зображення, що «висить» в повітрі перед ним.

Звук

Багатоканальна акустична система дозволяє виробляти локалізацію джерела звуку, що дозволяє користувачеві орієнтуватися у віртуальному світі за допомогою слуху.

Імітація тактильних відчуттів

Імітація тактильних або відчутних відчуттів вже знайшла своє застосування в системах віртуальної реальності. Це так звані пристрої зі зворотним зв'язком.

Застосовуються для вирішення завдань віртуального прототипирування і ергономічного проектування, створення різних тренажерів, медичних тренажерів, дистанційному управлінні роботами, в тому числі мікро- і нано-, системах створення віртуальних скульптур.

Рукавиці віртуальної реальності

Рукавиці віртуальної реальності.

Рукавички дозволяють відчути тактильний відгук при взаємодії з об’єктами віртуальної реальності. Дані рукавички виготовлені з м’якого екзоскелета, обладнаного м’якими м’язами, призначеними для роботів.

Тактильна система складається з трьох основних компонентів:

сенсор Leap Motion (його функція – визначення положення і рухів рук користувача);
м’язи Mckibben – латексні порожнини з плетеним матеріалом – які реагують на рухи, створювані переміщенням пальців користувача;
розподільний щит, завдання якого полягає в управлінні самими м’язами, які і створюють тактильні відчуття.

Управління

З метою найбільш точного відтворення контакту користувача з оточенням застосовуються інтерфейси користувача, найбільш реалістично відповідні модельованим: комп'ютерний кермо з педалями, рукояті управління пристроями, цілевказувач у вигляді пістолета і т.д.

Для безконтактного управління об'єктами використовуються як рукавички віртуальної реальності, так і відстеження переміщень рук, здійснюване за допомогою відеокамер. Останнє зазвичай реалізується в невеликій зоні і не вимагає від користувача додаткового обладнання.

Рукавички віртуальної реальності можуть бути складовою частиною костюма віртуальної реальності, що відслідковує зміну положення всього тіла і який передаває також тактильні, температурні і вібраційні відчуття.

Пристрій для відстеження переміщень користувача може являти собою вільну кулю,що обертається,в якій поміщають користувача, або здійснюється лише за допомогою підвішеного в повітрі або зануреного в рідину костюма віртуальної реальності. Також розробляються технічні засоби для моделювання запахів.

Пряме підключення до нервової системи

Описані вище пристрої впливають на органи чуття людини, але дані можуть передаватися і безпосередньо нервовим закінченнях, і навіть безпосередньо в головний мозок за допомогою мозкових інтерфейсів.Подібна технологія застосовується в медицині для заміни втрачених чутливих здібностей, але поки вона занадто дорога для повсякденного застосування і не досягає якості передачі даних, прийнятного для передачі віртуальної реальності. На цьому ж принципі засновані різні фізіотерапевтичні прилади та пристрої, які відтворюють відчуття реального світу в зміненому стані свідомості ( «Радіосон» і ін.).

Застосування

Комп'ютерні ігри

NADS-віртуальний автосимулятор

Інтерактивні комп'ютерні ігри засновані на взаємодії гравця з створюваним ними віртуальним світом. Багато з них засновані на ототожненні гравця з персонажем гри, видимим або імовірним.

Існує усталена думка, що якісна тривимірна графіка обов'язкова для якісного наближення віртуального світу гри до реальності. Якщо віртуальний світ гри не відрізняється графічної красою, схематичний і навіть двумірне, занурення користувача в цей світ може відбуватися за рахунок захоплюючого ігрового процесу , характеристики якого індивідуальні для кожного користувача.

Існує цілий клас ігор-симуляторів будь-якого роду діяльності. Поширені авіасимулятори, автосимулятори, різного роду економічні і спортивні симулятори, ігровий світ яких моделює важливі для даного роду фізичні закони, створюючи наближену до реальності модель. Широке поширення отримали атракціони віртуальної реальності, симулятори екстремальних відчуттів, де не потрібно ризикувати життям або купувати спеціальні навички для того, щоб політати на дельтаплані або спуститися по схилу на гірських лижах.

Спеціально обладнані тренажери і певний вид ігрових автоматів до висновку зображення і звуку комп'ютерної гри / симулятора додають інші відчуття, такі, як нахил мотоцикла або тряска крісла автомобіля. Подібні професійні тренажери з відповідними реальними засобами управління застосовуються для навчання пілотів.

Невідповідність команд інтерфейсу користувача здійснюваним в грі дій, його складніщі можуть заважати зануренню в світ гри. З метою зняття цієї проблеми використовується не тільки комп'ютерна клавіатура і мишка, але і комп'ютерне кермо з педалями, цілевказувач у вигляді пістолета і інші ігрові маніпулятори.

Навчання

Віртуальна реальність застосовується для навчання професій, де експлуатація реальних пристроїв і механізмів пов'язана з підвищеним ризиком або пов'язана з великими витратами (пілот літака, машиніст поїзда, диспетчер, водій, рятувальник і т. д.).

Західний резервний університет Кейза дав згоду на впровадження технології доповненої реальності від Microsoft в навчання студентів.

Відео

Згідно з опитуванням, проведеним в кінці 2015 року, приблизно 66% опитаних на питання очікувань від віртуальної реальності вказали, що вони ймовірно або виразно хочуть спробувати всі форми інтерактивних розваг, включаючи кіно, телебачення або іншу відеопродукцію.

Висновки

Крім очевидних плюсів,у всіх новинок є і побічні дії. Чого більше у В.Р.:плюсів чи мінусів?

VR поступово проникає в людське життя. Технологія вже вийшла за межі наукової фантастики та увійшла в різні сфери, наприклад, у медицину.Хоча віртуальна реальність — не надто досліджене явище, є чимало прикладів позитивного впливу VR на життя лікарів і пацієнтів.Лікарі можуть проводити складні операції, лежачи на дивані, а пацієнти — плавати в океані з дельфінами, не встаючи з лікарняного ліжка.Чи несе людству віртуальна реальність тільки хороше?

В.Р. і хірургія

Молоді хірурги, перш ніж проводити операції, зазвичай тренуються на трупах або асистують більш досвідченим лікарям. Віртуальна реальність дозволяє практикуватися без ризику для реальних пацієнтів.За допомогою VR-окулярів хірурги можуть не заглядати через плече більш досвідченого лікаря, а спостерігати за операцією так, ніби самі орудують скальпелем.У 2016 році в лікарні Royal London була проведена перша в світі операція з використанням камери віртуальної реальності.Кожен охочий за допомогою VR-гарнітури або додатка міг узяти в ній участь незалежно від того, є він талановитим студентом-медиком, зацікавленим журналістом чи схвильованим родичем.

Розслабитися за допомогою В.Р.-гарнітури

VR-окуляри можуть стати порятунком і для тих, хто опинився в лікарняному ліжку і відраховує дні до моменту, коли це закінчиться.Бреннан Шпігель і його команда в лікарні Cedars-Sinai в Лос-Анджелесі використовують VR, щоб допомогти пацієнтам зняти стрес.За допомогою гарнітури замість чотирьох стін лікарняної палати пацієнти можуть побачити дивовижні пейзажі Ісландії або поплавати з дельфінами в океані.На думку Шпігеля, використання пацієнтами VR може знизити стрес і витрати на догляд, а також скоротити час перебування пацієнта в лікарні.

Контроль над болем

У медичній практиці біль є постійною проблемою. Фахівці Вашингтонського університету розробили VR-гру Snow World, щоб відволікти пацієнтів з опіками і притупити біль під час догляду за ранами.Проведене на військових дослідження показало, що на солдатів з опіковими пораненнями Snow World впливав краще, ніж морфін.Прихильники VR-лікування стверджують, що віртуальна реальність може позбавити від залежності, яку спричиняють деякі знеболювальні препарати.

Відновлення після інсульту

Коллаборація людини та робота.

Для пацієнтів, які перенесли інсульт або травму головного мозку, час має велике значення. Чим раніше вони починають реабілітацію, тим більше у них шансів на відновлення втрачених функцій.Додаток MindMotionPro швейцарської компанії Mindmaze дозволяє пацієнтам "практикувати" підняття рук або рухи пальцями за допомогою віртуальної реальності.Навіть якщо вони не можуть виконати сам рух, додаток підвищує увагу і мотивацію, а розумові зусилля, які вони для цього роблять, допомагають нервовим клітинам відновлюватися швидше.

Подолання страхів

Психіатри з Університету Луїсвілля використовують В.Р., щоб допомогти пацієнтам долати страхи, пов'язані з польотами, або клаустрофобію.VR забезпечує контрольоване середовище, у якому пацієнти можуть зіткнутися зі своїми страхами і навіть практикувати стратегії їх подолання.Усе це в безпечних умовах, де дію залежно від обставин можна легко зупинити або повторити.

Лікування посттравматичного синдрому

Віртуальна реальність може застосовуватися для лікування посттравматичних стресових розладів у військових.Клініки і лікарні моделюють віртуальну реальність воєн в Іраку та Афганістані, щоб допомогти ветеранам, які постійно переживають травматичні події.У безпечному і контрольованому середовищі вони можуть навчитися поводити себе у критичних ситуаціях.

Можливості для інвалідів

У 1994 році New York Times опублікувала історію, в якій описуються приклади використання віртуальної реальності для людей з обмеженими можливостями.Так, діти з церебральним паралічем могли пробиратися до інвалідного крісла через трав'яниста поле, басейн бруду або шар льоду, що робило це заняття більш цікавим.Недавно виробники гарнітури Fove провели кампанію crowdfunding для створення додатка Eye Play the Piano, який дозволить дітям з фізичними вадами грати на піаніно.

Відчуй себе старим

Використовуючи технологію VR, Embodied Labs створила We Are Alfred, щоб показати студентам-медикам, що таке старість.Кожен міг стати 74-річним Альфредом, у якого проблеми зі слухом, і протягом семи хвилин відчувати те, що відчуває він.Розробники хотіли налагодити взаєморозуміння між молодими лікарями і літніми пацієнтами через їх різницю у віці. На думку творців, тепер лікарі будуть інакше ставитися до літніх пацієнтів.

Зворотний бік Місяця

Крім плюсів, віртуальна реальність має недоліки. Багато людей після перебування у VR-світі скаржаться на запаморочення, нудоту і "морську хворобу", відчувають стрес і занепокоєння.Тривале застосування гарнітури здатне призвести до дезорієнтації, коли після занурення у VR користувач може наражатися на стіни і предмети в кімнаті.Крім того, віртуальна реальність може спричинити емоційні і соціальні проблеми.Ігри, такі як Second Life, можуть стати чудовим способом втечі з реального світу. Якщо ними зловживати, вони можуть перетворитися в альтернативне життя, позбавлене проблем. Це може призвести до втрати користувачем зв'язку з реальністю.

Дотатки до проекту

Блог до проекту

[1]

Мультимедійна презентація

[2]

Календар подій проекту

[3]

Опитування до проекту

[4]

Фотоальбом до проекту

[5]

Спілкування між учасниками проекту

[6]

Вікі ЦДУ:Штучний Інтелект