Виртуальная реальность

СОДЕРЖАНИЕ

 

АННОТАЦИЯ 2

СОДЕРЖАНИЕ 3

ВВЕДЕНИЕ 4

Виртуальная реальность как одна из важнейших компонентов жизнедеятельности общества 6

История развития технологий виртуальной реальности 6

Типология систем виртуальной реальности и ее основные функции 8

Сферы применения виртуальной реальности 10

Проблемы и перспективы развития технологий виртуальной реальности 14

Позитивные и негативные стороны виртуальной реальности 14

Перспективы виртуальной реальности 15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 17

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 18

 

 

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.

Человек и  раньше мог 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.

Внешний эффект виртуальной реальности состоит в том, что человек попадает в мир весьма похожий на настоящий, предварительно задуманный и сценированный программистом, получая при этом 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.

С каждым годом, системы виртуальной реальности все больше оказываются задействованными в процессе жизнедеятельности человека. Глубокое и всестороннее изучение этого явления открывает огромные возможности для творчества, обучения, моделирования и многих других областей, а виртуальные технологии, созданные и применяемые на основе понимания явления виртуальной реальности, принесут несомненную пользу как отдельно взятому человеку, так и государственной системе в целом, что, на мой взгляд, и обуславливает актуальность выбранной темы.

Цель работы: анализ виртуальной реальности как объекта взаимодействия информационных технологий и жизнедеятельности общества.

Выполнение  данной цели будет осуществляться через поэтапную реализацию следующих задач:

• изучить историю развития технологий виртуальной реальности;
• рассмотреть основные характеристики виртуальных систем;
• исследовать возможности и степень проявления виртуальной реальности;
• выявить ее позитивные и негативные стороны;
• определить перспективы дальнейшего развития технологий виртуальной реальности.

Объект исследования: возможности информационных технологий.

Предмет исследования: виртуальная реальность, как неотъемлемая часть информационного общества.

 

Виртуальная реальность как одна из важнейших компонентов жизнедеятельности общества

История развития технологий виртуальной реальности

Виртуальная реальность — высокоразвитая форма компьютерного моделирования, которая позволяет пользователю погрузиться в искусственный мир и непосредственно действовать в нем с помощью специальных сенсорных устройств, которые связывают его движения с аудиовизуальными эффектами. При этом зрительные, слуховые, осязательные и моторные ощущения пользователя заменяются их имитацией, генерируемой компьютером.

Первая система  виртуальной реальности появилась в 1962 году. Мортон Хейлиг представил первый прототип мультисенсорного симулятора, который он называл «Сенсорама». Сенсорама погружала зрителя в виртуальную реальность при помощи коротких фильмов, которые сопровождались запахами, ветром и шумом мегаполиса с аудиозаписи. В 1965 году ученый Иван Сатэрланд создал новое устройство «Ultimate Display». С помощью этого дисплея человек мог заглянуть в виртуальный мир, который ему казался настоящим реальным миром. Его изобретение дало новый толчок для развития целой науки о виртуальном пространстве.

В 1967 году Айвен  Сазерленд описал и сконструировал первый шлем, изображение на который  генерировалось при помощи компьютера. Шлем Сазерленда позволял изменять изображения  соответственно движениям головы (зрительная обратная связь).

В 1972 году Мирон Крюгер ввел термин «искусственная реальность» для определения тех результатов, которые могут быть получены при помощи системы видеоналожения изображения объекта на генерируемую компьютером картинку и при помощи других разработанных к тому времени средств. Основные идеи были впоследствии опубликованы в книге «Artificial Reality», 1983 г.

Первой системой виртуальной реальности стала «Кинокарта Аспена», созданная в Массачусетском Технологическом Институте в 1977 году. Эта компьютерная программа симулировала прогулку по городу Аспен, штат Колорадо, давая возможность выбрать между разными способами отображения местности. Летний и зимний варианты были основаны на реальных фотографиях.

В середине 1980-х  появились системы, в которых  пользователь мог манипулировать с  трехмерными объектами на экране благодаря их отклику на движения руки.

В 1987 году виртуальная реальность была показана публике, тогда же закрепился сам термин «виртуальная реальность» предложенный Джеронон Ланиером, который он определил как «генерируемая компьютером, интерактивная, трехмерная среда, в которую погружается пользователь».

В 1990-х годах стремительное развитие компьютерных технологий позволило совершенствовать параметры интерактивности; появилось сложное программное обеспечение и многочисленные исследовательские центры, разрабатывающие методы применения технологий виртуальной реальности в образовании, медицине, промышленности, военных и космических исследованиях.

В настоящее  время наиболее распространены 2 варианта реализации виртуальной реальности:

• комната ВР — в ней изображение проецируется на несколько экранов, расположенных вокруг пользователя, используется звуковая система и очки, обеспечивающие стереоскопическое восприятие.
• шлемы ВР — соединены с компьютером и устройством, отслеживающим положение головы. В этих условиях пользователь испытывает убедительное чувство погружения, или присутствия, в виртуальной реальности.

 

Типология систем виртуальной реальности и ее основные функции

В зависимости от характера взаимодействия человека с виртуальной средой, специалисты  выделяют три ее вида:

• пассивная — пользователь выступает в качестве обычного зрителя, способного получать информацию, но не управлять ею
• исследовательская — виртуальная среда, позволяет перемещаться внутри нее;
• активная — дает возможность взаимодействовать с ней, внося какие угодно коррективы в работу.

В соответствии с развитием информационных технологий, третий вид пока еще остается недоступным в полной мере исследователям киберпространства, но уже сейчас многие аналитики называют его основой, так называемого, «цифрового будущего человечества».

Виртуальные реальности также классифицируют, как:

• условные — система, разработанная М. Крюгером, в которой изображение человека комбинируется с компьютерной картинкой среды, они моделируют (схематизируют) определенные ситуации или действия (процессы).
• прожективные — все реальности спроектированные, исходя из некоторых идей. К классу прожективных виртуальных реальностей относятся реальности, созданные на основе научных теорий.
• пограничные — представляют собой сочетание обычной реальности и виртуальной. Их создание позволяет «расширять сознание» специалиста, вооружая его «видением» и знаниями, которыми он актуально здесь и сейчас не может обладать.

Существует несколько типов массовых ВР-систем:

• кабинные симуляторы, порожденные автомобильными и авиатренажерами, в которых пользователь садится в кабину и видит перед собой в окне дисплея компьютера, изображение неких ландшафтов: если повернуть управляющие ручки (рычаги или руль), ландшафт на дисплее будет изменяться.
• системы искусственной реальности — 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.
• системы «расширенной» реальности —  изображение на экране головного дисплея прозрачно, так что пользователь видит одновременно и свое реальное окружение, и виртуальные объекты, генерируемые компьютером на экране.
• системы телеприсутствия — 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», с их помощью ученые с Земли могли рассматривать и фотографировать поверхность другой планеты.
• настольные ВР-системы — представляют ВР с помощью больших мониторов или проекторов. Это хороший инструмент бизнес-презентаций, при помощи джойстика, мыши или шарового манипулятора, пользователь может повернуть трехмерную модель на мониторе на все 360 градусов. С помощью такой системы легко показать модель будущего здания или проект корабля.
• визуально согласованный дисплей — 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.

Сферы применения виртуальной реальности

Возможности новой технологии весьма заманчивы — виртуальная реальность может моделировать как реально существующие объекты (и их деформированные прообразы), так и любые воображаемые синтетические миры. Виртуальная реальность может быть как макромасштаба (поверхность Марса, автомобиль, человеческое сердце), так и микромасштаба (молекулярные модели белков, вирусов, микрочастиц).

На сегодняшний  день уже функционируют системы, включающие аудио-, видео-, тактильные и вестибулярные воздействия — за исключением пока запаха и вкуса. Системы виртуальной реальности могут быть системами индивидуального и коллективного пользования.

Образовательные системы.

Системы виртуальной  реальности открывают огромные перспективы в образовании. Ярким примером образовательного проекта с использованием технологии виртуальной реальности является проект «Цифровая галактика», представляющий собой модель галактики реального времени с большой степенью детализации и поразительно реальной графикой. Программное обеспечение генерации изображений реального времени C-Galaxy разработано компанией Aechelon Technology, и функционирует на базе графической системы Опух2 InfiniteReality2. Визуальная база данных содержат информацию о 200-тыс. наблюдаемых звезд, туманностей и глобальных звездных скоплений. Виртуальная реальность позволяет проникнуть за пределы галактики, посмотреть на нее со стороны и лучше понять ее.

Виртуальный планетарий — не единственный пример образовательного проекта. Реализованы интересные исторические проекты, такие как «Античный мир» и «Древний Египет». В области биологии имеются системы, которые помещают зрителя в страну цветов, в город муравьев, во чрево акулы и даже внутрь человека.

 

Инженерные системы.

Инженерные  системы виртуальной реальности используются в основном в проектировании сложных систем, чаще всего в авиационной и автомобильной промышленности, там, где выработка концепции, увязка компонентов и даже тестирование должны быть проведены задолго до этапа создания физического прототипа. Авиа тренажеры уже сейчас широко распространяются среди будущих пилотов. С помощи систем виртуальной реальности можно передать не только навыки, а и подготовить человека к аварии, воздействуя на его органы чувств для симулирования паники, страха, подавленности, недостатка кислорода и прочего. Главное – это безопасно.

Виртуальные прототипы.

Развитие  направления, связанного с созданием  виртуальных прототипов, позволяет  решить множество практических задач.

Виртуальные прототипы (ВП) позволяют отказаться от натуральных моделей и обеспечить связь между отдельными подразделениями  корпорации, работающими над разными аспектами одной и той же задачи. Особенно актуальны подобные системы на стадии концептуального дизайна.

General Motors — первая компания, которая применила технологию CAVE (Cave Automatic Virtual Environment), создающую полную иллюзию виртуальной машины, в частности, проектирование салона кабины автомобиля производилось следующим образом — испытатель анализировал интерьер машины, реально имея лишь сидение, руль и педали. Все остальное он мог увидеть через подвижный бинокуляр, отслеживающий повороты его головы.

Виртуальная реальность и медицина.

Виртуальная реальность находят применение в  хирургии и трансплантологии, эстетической стоматологии для повышения квалификации врачей, что позволяет в дальнейшем минимизировать число врачебных  ошибок. Наибольшее распространение  виртуальные технологии получили в следующих сферах медицины: