Wciąż nie wiesz o co chodzi z tym VR? Oto garść najważniejszych informacji
Rzeczywista wirtualność: prognozy i zastosowania praktyczne
Wirtualna rzeczywistość (VR) wkracza ze sfery rozrywki do zastosowań praktycznych. Czym różni się od rzeczywistości rozszerzonej (AR) i czy możliwa jest wirtualność rzeczywista?
Konferencja IDC (International Data Corporation) Predictions 2017 (w lutym, m.in. w Warszawie) wskazuje dziewięć kluczowych obszarów prognostycznych do roku 2020: usługi chmurowe (cloud services), systemy kognitywne (cognitive systems), internet przedmiotów IoT (Internet of Things), drukowanie 3D (3D printing), media społecznościowe (social media), mobilność (mobility), robotyka (robotics), rzeczywistość wirtualna/rozszerzona VR/AR (virtual reality/augmented reality).
Dwa ostatnie terminy nasuwają pytanie o różnice między nimi. Można odwołać się przy tym do plastycznych przykładów pokazanych w znanych filmach. Nieprzypadkowo istnieje bowiem związek między ideami, które najpierw pojawiają się w dziełach artystycznych, stając się następnie natchnieniem dla technologów. Podczas kręcenia filmu „Raport mniejszości” w roku 2002, reżyser Steven Spielberg zatrudnił konsultanta MIT, który później podjął pracę w firmie Microsoft nad projektem MS Surface – komputer w postaci interaktywnego stołu pojawił się na rynku w roku 2008 (od roku 2012 pod nazwą PixelSense).
Zobacz również:
Tak więc „prototyp” AR, zwanej także rzeczywistością wzbogaconą , można dostrzec w „Terminatorze” (1984 r.). Tytułowy android odbiera ciągły strumień informacji z otoczenia, np. możliwe jest automatyczne skanowanie rozmiarów ubrań przechodniów. Słynne zdanie wypowiedziane przez „Arnolda Schwarzeneggera „I’ll be back“ okazało się prorocze: dziś aplikacje pokazane w filmie wracają w postaci coraz powszechniejszych zastosowań.
Z kolei „Matrix” to pomysł rzeczywistości wirtualnej – tworzonej sztucznie i „wyglądającej jak prawdziwa”. W filmie rodzeństwa Wachowskich (w roku 1999, kiedy kręcili pierwszy film, jeszcze braci) zdecydowano się na jej najbardziej zaawansowany wariant – informacje przekazywane przez interfejs bezpośrednio do mózgu. W takiej sytuacji człowiek nie jest w stanie odpowiedzieć na pytanie zadane prze Neo: „this isn't real?” (czy to jest naprawdę?). Morfeusz stwierdza „Co to znaczy: ‚prawdziwe’? Jak możesz zdefiniować ‘rzeczywistość’? Jeśli mówisz o tym, co możesz poczuć, co możesz powąchać, spróbować lub zobaczyć, to rzeczywistość jest tylko elektrycznymi impulsami interpretowanymi przez twój mózg.”. Wariant matrixowy to w istocie wirtualność rzeczywista (real virtuality), o której trudno mówić w tzw. przewidywalnej przyszłości. A co z aplikacjami AR/VR, o których głośno było już w latach 1990-tych?
Od pomysłu do przemysłu
Czym zatem różni się czas współczesny od tego sprzed lat 20, kiedy to wieszczono szybki rozwój VR, a takowy przecież wtedy nie nastąpił. Długa jest bowiem droga „od pomysłu do przemysłu“. Dziś wszakże mamy w rękach (dosłownie) technologie, która 20 lat temu nie istniała – smartfony. Owszem, historia tych urządzeń zaczyna się już w roku 1992, ale model „Simon” IBM był tylko propozycją prototypową. Przełom nastąpił dekadę temu, kiedy pojawił się iPhone, a dopiero w roku 2013 na świecie zaczęto sprzedawać więcej „mądrych“ komórek zamiast zwykłych. Co to ma wspólnego z rzeczywistością wirtualną?
Otóż technologie VR wymagają mocnych procesorów, wysokorozdzielczych ekranów i czujników ruchu. Wszystkie te elementy znajdziemy w smartfonach. Wystarczy teraz włożyć komórkę do prostego adaptera, np. Durovis Dive czy Google Cardboard, aby w połączeniu ze stosowną „apką“ uzyskać podstawową funkcjonalność wyświetlacza HMD (Head Mounted Display). Wprawdzie wspomniane adaptery nie zastępują całkowicie zaawansowanych zestawów nagłownych (VR headset), ale obrazowo można powiedzieć, że za 10% ich ceny dają 90% wrażeń. Przykładowo: zestaw Oculus Rift wyceniany jest na ok. 500 euro i ma kilkuprocentowy udział w światowym rynku (dane za rok 2016). Samsung Gear VR można nabyć za ok. 50 euro (30% rynku), Google Cardboard już od 10 euro (15% rynku), a wspomniany Durovis za ok. 30 euro - należy do dużej grupy innych producentów, którzy łącznie pokrywają ok. 40% rynku.
Mamy tu zatem analogie do sytuacji jak wystąpiła na rynku PC-tów na początku lat 80. XX wieku. Były już wtedy komputery osobiste (standard IBM w roku 1981) jednak dość drogie - w przeliczeniu na dzisiejsze ceny ok. 5000 euro. Tymczasem wizjonerzy tacy jak Clive Sinclair dostrzegli, że w naszych domach są już telewizory, które mogą być komputerowymi ekranami i magnetofony, które mogą spełniać rolę pamięci zewnętrznej. Wystarczyło teraz połączyć te urządzenia z „pudełkiem gumek“ (tak zwano charakterystyczne klawiatury) zawierającym mikroprocesor i pamięć operacyjną, aby uzyskać komputer domowy (home computer) typu Spectrum. Za ten pomysł brytyjski wynalazca uzyskał tytuł szlachecki. Dodajmy, że już w połowie lat 80. Polskie Radio rozpoczęło emisję programów komputerowych drogą radiową, co było rozwiązaniem nowatorskim w skali światowej. W ten sposób informatyka trafiała na masową skalę „pod strzechy“, a takie konstrukcje jak Atari, Commodore czy Amstrad-Schneider przyczyniły się do eksplozji dynamicznego rynku pecetów.
Nowy cyfrowy świat
Wiele wskazuje na to, że dziś stajemy na progu podobnej eksplozji w sferze AR/VR. Wydaje się, że masa krytyczna rozwiązań startupowych i prototypowych w rozważanej dziedzinie jest tak duża, że choćby z przyczyn czysto statystycznych wiele z nich czekają kariery na miarę gigantów poprzednich cykli rozwoju IT – Microsoftu (Web 1.0), Google’a czy Facebooka (Web 2.0). Obecny cykl (Web 3.0) oznacza bowiem przechodzenie do sieciowości inteligentnej (formalnie ontologiczno-semantycznej) w połączeniu z cyfrową materią Przemysłu 4.0. Fundamentem tego ostatniego paradygmatu są wszakże systemy cyberfizyczne w połączeniu z internetem przedmiotów IoT (Internet of Things). Natomiast środkiem wiodącym do tych nowych rozwiązań technologiczno-organizacyjnych są m.in. aplikacje AR/VR.
Gama wyłaniających się zastosowań jest imponująca: od rozszerzonej rzeczywistości w medycynie, gdzie pacjentowi wirtualnie „żyły wychodzą na wierzch“ (Vein Viewer) do wirtualnych tras narciarskich, po których można zjeżdżać „jak po sznurku“ nawet we mgle (Ski Goggles).
Rozszerzona rzeczywistość wkracza także do szkół i fabryk. W logistyce, oprócz zautomatyzowanych magazynów wysokiego składowania, niezbędne jest także komisjonowanie tzw. resztówek (włącznie z niepełnymi paletami). Pracownik korzystając z popularnego „widłaka“ może mieć na wózku ekran dotykowy, gwarantujący dialog człowiek z maszyną (np. modułem ERP). Alternatywnie może korzystać z interfejsu akustycznego przy pomocy mikrofonu i słuchawek. W obu przypadkach występuje ryzyko błędów – nieprawidłowa ilość towaru, potwierdzenie towaru niepobranego czy niepotwierdzenie pobranego.
Koszty dodatkowego kontrolowania przesyłek mogą być tak duże, że niektóre firmy wręcz zakładają, że jego końcowym ogniwem staje się sam klient, który „najwyżej“ będzie reklamował dostawę. Będzie to jednak antyreklama dla samej firmy. Tymczasem wyposażenie pracownika w magazynie w cyfrowe okulary, z danymi wzbogaconymi AR, otwiera nowe możliwości automatycznych kontroli. Każdorazowo wszelki błąd - zarówno złej trasy, regału czy opakowania – sygnalizowany jest wielkim znakiem Stop, a prawidłowo pobierane produkty mogą się wręcz „uśmiechać“ w kolorowej grafice 3D.
Przykłady zastosowań VR/AR
Medycyna
Projekcja wnętrza ciała pacjenta np. podczas zabiegu chirurgicznego, wirtualne „nakładanie“ obrazu żył na skórę (Vein Viewer).
Transport
Nawigacja wzbogacona o informacje z otoczenia – wirtualna mapa połączona z obrazami rzeczywistymi możliwa w ruchu samochodowym czy pieszym, na ulicach czy w budynkach (Indoor Tracking).
Turystyka
Gogle AVD (Augmented Virtual Reality) dla narciarzy i snowbordzistów, informacje prowadzące na trasie, także podczas mgły.
Inżynieria
Wzbogacona dokumentacja referencyjna, instrukcje obsługi i naprawy, AD (augmented design), projektowanie architektoniczne, symulacje.
Handel
Wirtualnie rozszerzone prezentacje, katalogi produktów.
Edukacja
Wzbogacanie nauczania multimedialnego interakcjami podczas nauki czytania bądź geometrii.
AR i VR w zakładzie produkcyjnym
Technologie rzeczywistości rozszerzonej (augmented reality – AR) i wirtualnej (virtual reality – VR) mogą zrewolucjonizować produkcję, zwiększając widoczność zachodzących w zakładzie procesów, co pociąga za sobą wzrost ich wydajności, poprawę jakości produktu i skrócenie czasu wprowadzenia go na rynek. Wykorzystanie technologii AR i VR wpływa również na wzrost produktywności pracowników oraz poprawę warunków BHP.
Technologie AR i VR, wykorzystujące czujniki, kamery, urządzenia inteligentne, urządzenia ubieralne (wearables) oraz inne rozwiązania Przemysłowego Internetu Rzeczy (Industrial Internet of Things – IIoT), mogą np. usprawnić przeprowadzanie szkoleń z obsługi maszyn. Dzięki takim rozwiązaniom pracownicy, stojąc przed maszynami, otrzymują wizualne informacje opracowane na podstawie praktycznych doświadczeń, co prowadzi do ulepszenia procesów montażu wyrobów oraz konserwacji sprzętu.
Na przykład przy montażu samolotów urządzenie wykorzystujące technologię AR wyświetla obraz podzespołów, na który nałożone są renderowane obrazy specyfikacji, śrub, kabli, części i numerów części. Ułatwia to technikom dokładny montaż ciężkich maszyn, gdyż wykonują oni po prostu wyświetlane przez urządzenie instrukcje. W ośrodku szkoleniowym pewnego producenta samolotów technologia ta umożliwiła technikom zwiększenie wydajności pracy o 30%.
Programy szkoleniowe wykorzystujące symulację VR pomagają nowym pracownikom nauczyć się wykonywania złożonych procesów poprzez zanurzenie się w rzeczywistości cyfrowej (tzw. immersja), odtwarzającej animowaną replikę 3D fizycznie istniejącego zakładu. Metoda ta przyniosła większe wskaźniki retencji pracowników w porównaniu z metodami opartymi na wykładach i czytaniu, szczególnie w przypadku młodszych pracowników, bardziej przyzwyczajonych do środowiska VR. Pewna firma petrochemiczna zaoszczędziła 2 mln dolarów na logistyce dzięki wykorzystaniu symulacji VR do szkolenia pilotów helikopterów z bezpiecznego lądowania na platformie wiertniczej. Ponadto pracownicy tej firmy zapamiętali 75% informacji przekazanych w programie szkolenia.
Technologie AR i VR mogą więc zrewolucjonizować metody szkoleń w przemyśle produkcyjnym. Jednak nie tylko – producenci mogą wdrożyć ich funkcjonalności w wielu działaniach operacyjnych na hali fabrycznej.
Ulepszenie procesu projektowania wyrobów
Technologie AR i VR mogą ułatwić przestawienie się na produkcję zindywidualizowaną i zorientowaną na klienta, przyspieszając proces ulepszania projektu wyrobów. W połączeniu z technologiami tzw. bliźniaków cyfrowych (digital twins) oraz IIoT funkcje technologii AR, polegające na nakładaniu świata cyfrowego na rzeczywisty, oraz możliwości technologii VR dokonywania symulacji za pomocą wizualizacji, efektów akustycznych i doznań dotykowych umożliwiają inżynierom projektującym wyroby generowanie, badanie i testowanie prototypów wirtualnych.
Przemysł motoryzacyjny inwestuje obecnie znaczne kwoty w technologie AR i VR w celu ulepszania procesu projektowania wyrobów. Oprogramowanie do wizualizacji 3D, wykorzystujące technologię VR, pomaga producentom typu OEM zarówno w zmniejszeniu kosztów prototypowania, jak i w ulepszeniu procesu analizowania projektów oraz procesu ich ulepszania na podstawie recenzji użytkowników (feedback loop). To z kolei skraca czas opracowania produktu (project lifecycle) i przyspiesza jego wprowadzenie na rynek.
Realizacja złożonego montażu
Poza szkoleniami z montażu samolotów inżynierowie mogą usprawnić także opracowywanie produktów dostosowanych do potrzeb klienta, wykorzystując oparte na technologii AR systemy instrukcji dla pracowników. Taki system, bazujący na sztucznej inteligencji oraz innych systemach detekcji, wraz z projektorami przemysłowymi o dużym strumieniu świetlnym i wkrętakami dynamometrycznymi, pozwala zagwarantować, że produkty są już za pierwszym razem montowane bez błędów.
W sektorze aeronautyki inteligentne gogle, wykorzystujące technologię AR, umożliwiają technikom precyzyjny montaż oraz instalowanie kabin w samolotach transportowych. Zakładane na głowę urządzenie jest wyposażone w kamerę, która potrafi skanować kody kreskowe wykorzystywane przez techników do odczytu informacji na temat kabiny. Ponadto dzięki tej kamerze technicy widzą układ konstrukcji z oznaczeniami wyświetlonymi jako „rozszerzone” pozycje. Proces oznaczania pozwala technikowi potwierdzać lokalizację oznaczeń i zatwierdzać je za pomocą pozycjonowania z dokładnością co do milimetra.
Zapewnienie wysokiej jakości
Technologia AR może też odgrywać ważną rolę w kontroli jakości wyprodukowanych lub zmontowanych wyrobów. Przemysł motoryzacyjny i lotniczy rozpoczął już wdrażanie gogli i tabletów z technologią AR do kontroli jakości części dostarczanych przez firmy zewnętrzne oraz poprawności umieszczania różnych podzespołów na linii montażowej.
Systemy interaktywnych instrukcji dla pracowników, wykorzystywane przy montażu podzespołów, są także używane do zapewniania wysokiej jakości wyrobów. Narzędzie wykorzystujące technologię AR łączy kamery przemysłowe z projektorami o dużej mocy w celu wyświetlania niezbędnych informacji bezpośrednio na powierzchni roboczej. Otrzymane „płótno cyfrowe” (digital canvas) pozwala technikom na weryfikowanie i zatwierdzanie sekwencji montażowych oraz części używanych do produkcji. Niektóre firmy produkcyjne z branży motoryzacyjnej, które zastosowały systemy LGS (Light Guide System – system wyświetlania instrukcji dla pracowników na miejscu pracy) w miejsce tradycyjnych instrukcji roboczych, informują, że dzięki temu liczba błędów zmalała o 90% oraz skrócił się czas cyklu o 40–50%.
Ułatwienie prac działu UR
Działy utrzymania ruchu w fabrykach mogą wykorzystywać wyświetlacze z technologią AR do sprawdzania stanu technicznego maszyn, co ułatwia wykrywanie problemów. W pewnym przypadku zestaw nagłowny AR, który dostarczał technikowi instrukcji na linii wzroku, pomógł zwiększyć jego wydajność pracy przy oprzewodowaniu skrzynki sterowniczej turbiny wiatrowej o 34%.
Niedawna innowacja w opartym na technologii AR oprogramowaniu wspomagającym utrzymanie ruchu pozwala technikom śledzić położenie nakładki, przy czym treść nie przemieszcza się, gdy użytkownik przesuwa tablet w różne strony.
Uzyskiwanie wsparcia ze strony ekspertów
Zdalna pomoc przy wykorzystaniu rozwiązań AR i VR może połączyć ludzi znajdujących się w różnych miejscach świata w celu wspólnego rozwiązywania problemów. Dzięki temu oszczędza się na kosztach podróży i przyspiesza proces rozwiązania problemu.
Ponadto technologia AR, dostarczająca wrażeń wzrokowych i dotykowych, może być wykorzystana do zdalnego wykonywania zadań za pomocą robotów w niezamieszkanym środowisku. Takie systemy zdalnych operacji umożliwiają inżynierom immersję w interfejsie VR, a następnie sterowanie ruchami robotów przy takich pracach, jak spawanie czy montaż części.
Poprawa bezpieczeństwa pracy
Za pomocą technologii VR może być realizowany zdalny monitoring warunków panujących w niebezpiecznym środowisku, zaś protokoły konserwacji są wdrażane przy użyciu tabletów wspierających tę technologię. To pozwala inżynierom bezpiecznie wdrażać standardy bezpieczeństwa.
Pewna firma górnicza wdrożyła system AR do planowania konserwacji kombajnów ścianowych, przenośników taśmowych i ładowarek górniczych. System ten wykorzystywał symulowane obrazy 3D do wirtualnego odtwarzania warunków panujących w kopalni oraz takich scenariuszy, jak zawalenie się skał pod ziemią. Jego użytkownicy dzięki immersji uzyskują informacje stworzone na podstawie doświadczeń. Ułatwia to poprawę jakości pracy oraz warunków BHP.
W innym przypadku producent OEM z branży motoryzacyjnej wdrożył technologie produkcji wirtualnej w celu zaprojektowania bezpiecznego i wydajnego środowiska pracy. Wykorzystano immersyjną technologię VR wraz z drukiem 3D i przechwytem ruchów całego ciała. Pozwoliło to na zmniejszenie wypadków przy pracy skutkujących zranieniem o 70% oraz ograniczyło problemy ergonomiczne o 90%.
Ulepszenie operacji realizowanych w magazynach
Inteligentne magazyny zrewolucjonizowały praktyki logistyki dystrybucji poprzez zwiększenie precyzji i szybkości realizacji zamówień. Wykorzystują one technologię AR do bardziej efektywnego znakowania, kodowania i zarządzania towarami.
Ponieważ ceny czujników wynoszą obecnie poniżej 10 dolarów za sztukę, zaś wszechobecność telefonii komórkowej rozszerza możliwości technologii IoT, to proces obsługi towarów stał się bardziej systematyczny, co umożliwia dokładne ich pobieranie i pakowanie. Raporty sugerują, że pracownicy magazynów wykorzystujący technologię AR poprawili dokładność wybierania towarów nawet o 300% oraz przyspieszyli swoje działanie o 30%.
Podsumowanie
Technologie AR i VR dokonują obecnie konwergencji z technologią Internetu Rzeczy, tworząc tzw. mieszaną rzeczywistość (mixed reality – MR), która ma dawać bardziej płynne i realistyczne doznania. Działy badawczo-rozwojowe firm z branży są w trakcie prac nad miniaturyzacją urządzeń AR, VR i MR, tworzeniem układów zasilania pozwalających na przedłużone używanie tych urządzeń przed kolejnym ładowaniem baterii oraz zwiększaniem elastyczności komponentów w celu umożliwienia ich użytkowania w różnych środowiskach, np. w niskich lub wysokich temperaturach albo pod wodą.
Dzięki sieciom komórkowym technologii 5G, które mają być wprowadzone niebawem, organizacje mogą wkrótce oczekiwać redukcji swoich kosztów łączności mobilnej, poniesionych w celu masowej implementacji technologii AR i VR. Urządzenie takie jak HMD (head mounted display – wyświetlacz nagłowny), wyświetlające obraz o wysokiej rozdzielczości i kącie widzenia 360°, wymaga strumieni danych o natężeniu od 80 do 100 Mbit/s, co oznacza, że do uruchamiania aplikacji AR i VR z wysoką szybkością wymagane są bezprecedensowe ilości danych przesyłanych w sieci. Aktywne wprowadzanie innowacji ostatecznie pomoże doprowadzić do obniżenia cen urządzeń i technologii, czego wynikiem będzie ich masowa implementacja.
Ramkumar V jest szefem grupy zajmującej się aplikacjami inżynierskimi i rozwiązaniami testującymi w firmie L&T Technology Services.
Wciąż nie wiesz o co chodzi z tym VR? Oto garść najważniejszych informacji
Świat wirtualnej rzeczywistości stoi otworem. Google Cardboard, HTC Vive, Oculus Rift czy Microsoft HoloLens to nazwy coraz częściej spotykane w newsach. Co jednak tak naprawdę VR oferuje nam, zwykłym ludziom?
Co to tak właściwie jest VR?
VR (ang. Virtual Reality – Wirtualna Rzeczywistość) to dość skomplikowane pojęcie, które możemy uprościć do ekranu wyświetlającego obraz w specjalnej formie z towarzyszącymi mu dźwiękami. Oczy odbiorcy poprzez specjalne gogle bądź hełm odbierają wizualizację niczym autentyczny widok, co zapewnia większą immersję niż w przypadku chociażby ekranu monitora czy telewizora.
VR to nic innego jak ekran dopasowany do naszych oczu w taki sposób, aby uzyskać obraz identyczny do tego odbieranego przez nasz mózg. Efekty tej raczkującej jeszcze technologii są piorunujące.
Co może mi dać VR?
Aktualnie rynek wirtualnej rzeczywistości dopiero się rodzi. Potencjał w tej technologii dostrzegł już chociażby Facebook, przejmując firmę Oculus. Także inni producenci jak Sony, HTC, Google czy Microsoft nie chcą być z tyłu. Z pewnością producenci wiele razy zaskoczą nas swoimi pomysłami na jej wykorzystanie. Obecnie możemy zagrać w coraz więcej gier VR i oglądać filmy nagrane w 360 stopniach, pojawiają się także opcje biznesowe, jak chociażby wirtualne zakupy i możliwość obejrzenia produktu z każdej strony.
Wszyscy możecie sprawdzić potencjał VR. Gwarantuję przednią zabawę.
