Индустрия готова принять с распростертыми объятиями виртуальную реальность (VR) и ее ближайших родственников, дополненную реальность (AR), и новейшее перспективное направление, смешанную реальность (MR) либо, по другой терминологии, blended reality (данная технология включает элементы дополненной реальности в дополнение к физическому присутствию). Однако, действительно ли эта технология нужна в обучении? Дает ли она что-то новое, кроме вау-эффекта? Нужно ли двигать технологию просто ради технологии? Ответ очевиден – да.
При проектировании тренировочных систем, необходимо учитывать то, какие технологии дозрели до использования их и то, как они могут быть применены в учебном процессе. Для чего обязательно необходим полноразмерный макет или даже реальный образец, что может быть сделано на тренажере с применением AR и VR, для чего хватит простого айпада? Выбор технологии – это часть процесса проектирования тренировочных систем. А VR – это просто еще один инструмент в копилке разработчиков.
Эксперименты с использованием виртуальной реальности в обучении и производстве ведутся уже довольно давно. Специалисты из Oculus Rift и хирурги из Детского госпиталя в Лос-Анджелесе создали симулятор, который позволяет докторам отработать навыки спасения новорожденных при анафилактическом шоке. Западные строительные компании широко применяют VR для проведения обучения работников в таких сферах, как инструктаж по технике безопасности, работа на погрузчике и прочей строительной технике, работа на строительных лесах и сварка. Airbus использует смешанную реальность при производстве A350 XWB и A380 для помощи при сборке фюзеляжа; по их утверждению, после внедрения данной технологии, время, необходимое для проверки того, как установлены 80’000 соединительных скоб, сократилось с трех недель до трех дней. Google сравнивал использование VR и обучающих видео при тренировке бариста – в результате, VR выиграла по всем статьям даже здесь.
Тем не менее, сказать, что технология получила признание, можно только тогда, когда она получит широкое распространение в военных симуляциях и обучении, которые на данный момент являются самыми многочисленными и продвинутыми. Атуль Пател, директор по технологиям и инновациям в Lockheed Martin, считает, что рынок VR будет расти крайне агрессивно в течение ближайших 5-10 лет. Весь рынок VR-AR-MR оценивается в $60-120 миллиардов долларов в следующие 5 лет, из них на сферу военного применения может прийтись более чем $5-10 миллиардов от этой суммы.
Виртуальная реальность теснее всего связана с традиционной симуляцией для наземной, морской и воздушной техники. Все изображение полностью отрендерено на компьютере, и чаще всего выводится на очки виртуальной реальности, либо, что реже, проецируется на панорамный экран. На данный момент, самими популярными очками являются Oculus Rift и Samsung Gear2, иногда компаниями применяются собственные разработки.
Стартап из Лондона под названием Immerse и оборонная компания QinetiQ создали первый «многопользовательский» VR-тренажер экипажей субмарин для Королевского военно-морского флота. Он представляет собой детально воссозданный интерьер субмарины с работающими дисплеями и приборами для тренировки и отработки действий во внештатных ситуациях без подвергания риску жизней экипажа.
Дополненная и смешанная реальность пока что применяются куда реже. Наиболее интересной здесь выглядит MR-разработка от Rockwell Collins, названная Coalescence. Данная система является первой, способной по-настоящему передать ощущения при тренировке в виртуальной реальности. Эта смешанная система использует специально модифицированное настоящее оборудование и снаряжение, вместо традиционных в таких системах перчаток либо одежды с вибромоторами, для создания тактильных ощущений, и нацелена на тренировки в области обращения с оружием и управления техникой.
С технической части, оборудование для новых «реальностей» до сих пор находится в зачаточном состоянии. Как и у любой развивающейся технологии, в данный момент у VR есть недостатки, которые серьезно ограничивают ее применение. Некоторые из них являются чисто техническими: узкое поле зрения, низкое качество изображения, отсутствие тактильных ощущений. Прежде чем VR-очки станут массовым стандартом для тренировок и симуляций, необходимо довести разрешение изображения до 4К, частоту обновления до 60 Гц и более и поле зрения до как минимум 90 градусов.
Еще одной проблемой являются кабели и вес шлема/очков. В идеале, все это должно быть беспроводным, чтобы ничего не ограничивало перемещение обучаемого и не запутывалось. Вполне естественно, что и вес оборудования является большой проблемой, потому что из-за нагрузок на шею время использования может быть серьезно ограничено.
Однако главной проблемой является тошнота и головокружение при использовании виртуальной реальности. Oculus Rift даже создали специальную «шкалу комфорта» для приложений, чтобы пользователи могли представлять степень дискомфорта.
Данная проблема схожа с той, что проявилась 50 лет назад при появлении первых полетных тренажеров. Это связано с особенностями организма, а точнее, вестибулярного аппарата человека. Если перед глазами мелькает быстро сменяющаяся картинка, но тело остается неподвижным, то возникает эффект укачивания. Данный побочный эффект можно побороть при помощи «телепортации» внутри игры, чтобы сократить количество перемещений, однако для тех тренажеров, где симуляция должна быть максимально бесшовной, данный вариант не подходит.
Еще одной физиологической проблемой является проблема конфликта аккомодации глаз.
В VR-очках глаза одно плоское изображение с одной точкой фокусировки. Это не так, как в реальном мире, где наши глаза принимают во многих различных ракурсах одного и того же изображения и объединяют их вместе, чтобы сформировать сцену с более глубиной, позволяя нашим глазам свободно перемещаться. Это ведет к двоящемуся изображению, и, что гораздо неприятнее, к сильной усталости глаз и головной боли.
Однако, решение данной проблемы может быть найдено. В августе ученые в вычислительной группе по обработке изображений Стэндфордского Университета, возглавляемой доктором Гордоном Ветзстейном, заявили, что нашли обходной путь. Решение состоит в том, чтобы воссоздать естественный видимый источник света в гарнитуре VR, имитируя использование множества перспектив одного и того же изображения. В конечном итоге, изображение становится похожим на голограмму, что менее обременительно для мышц и аккомодации глаз.