Виртуальная Реальность
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" (
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
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".(
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