В начале 1970-х слова «искусственный интеллект» произносили с благоговением: люди надеялись, что «умные машины» полностью заменят их на производстве. Но устройства с использованием искусственного интеллекта и по сей день остаются экзотическими. В 90-е годы появилась концепция виртуальной реальности, которая не менее революционна¹. Найдут ли широкое применение системы виртуальной реальности, или их ждет участь систем искусственного интеллекта? Сможет ли виртуальная реальность приносить доход? В этой статье мы попытаемся разобраться с будущим виртуальной реальности.

Лет десять назад технологии виртуальной реальности перестали быть только объектом научных исследований. В настоящее время в мире существует более ста крупномасштабных установок виртуальной реальности, которые используются в самых разных областях науки и техники, решая задачи как фундаментальных научных дисциплин, так и узкоспециализированных прикладных направлений. Такие системы имеет большинство ведущих зарубежных компаний — Boeing, Ford, General Motors, BP и многие другие.

Вычислительные мощности стремительно дешевеют, элементная база тоже, и если пять лет назад системы виртуальной реальности стоили миллионы долларов, то сейчас их можно реализовать на обыкновенных PC и стоят они гораздо меньше. Создаются все новые специфические устройства для систем виртуальной реальности: шлемы, кубические (трехмерные) мыши, перчатки, виброполы и т. д. (для большинства таких устройств еще даже нет устоявшихся терминов). При массовом производстве их стоимость будет невысока, и можно будет говорить об использовании систем виртуальной реальности в быту.

По прогнозу британской исследовательской фирмы Frost & Sullivan, к 2005 году виртуальные тренажеры и индустрия развлечений внесут наибольший вклад в оборот систем виртуальной реальности, который составит без малого 20 млрд. долларов.

В начале марта прошлого года ряд ведущих IT-компаний (в том числе Samsung, Motorola, Microsoft, Sharp, Itochu, NTT Data, Sanyo Electric и Sony) создали 3D Consortium, чья задача — разрабатывать технические и программные стандарты 3D-устройств. Сегодня в его рядах числятся уже 65 почуявших запах прибыли фирм, причем не только компьютерных — среди них есть банки, газеты, рекламные компании и т. д.

Организаторы 3D Consortium заявляют, что в ближайшие пять лет годовой объем рынка 3D-устройств достигнет 25 млрд. долларов. Если за дело взялись такие монстры IT-индустрии, то, возможно, так оно и будет.

Виртуальная реальность в промышленности

Одной из первых на эксперимент по применению виртуальной реальности на производстве решилась американская корпорация General Motors. Риск себя оправдал: созданный в 1994 году в Детройте центр виртуальной реальности обошелся концерну в 5 млн. долларов, а экономия при разработке новых моделей машин составила около 80 миллионов.

Дело в том, что применение системы виртуальной реальности позволяет убрать из процесса разработки новой модели такие операции, как создание пластилинового макета, продувка модели в натуральную величину в аэродинамической трубе и крэш-тесты. Все эти манипуляции инженеры и дизайнеры производят в виртуальном пространстве, где изменениям подвергается не физический, а электронный прототип автомобиля.

Сходным образом решаются и проблемы эргономики салона, компоновки моторного отсека и ремонтопригодности узлов и агрегатов будущей машины. Например, если какой-либо узел оказывается труднодоступным, модель от инженеров вновь поступает к дизайнерам, которые «на лету» корректируют элемент кузова, мешающий подобраться к нужному месту. Затем электронная модель вновь передается инженерам.

Вслед за General Motors центрами виртуальной реальности обзавелись Volkswagen и Ford. Так, компания Ford признает, что внедрение системы виртуальной реальности в дизайнерских центрах в Меркенихе (Германия) и Дантоне (Великобритания) позволило сократить время разработки нового автомобиля с 42 до 24 месяцев. Самым впечатляющим результатом внедрения этой технологии стала Audi А3 (фирма Audi входит в состав группы Volkswagen), которая разрабатывалась почти без использования реальных моделей.

Упрощенно можно сказать, что виртуальная реальность — искусственный мир, существующий внутри компьютера. Модели объектов, функционирующие в этом мире (к их числу относится, например, электронный прототип будущего автомобиля и электронная модель аэродинамической трубы, в которой этот прототип «дуют»), могут взаимодействовать не только между собой, но и с человеком или даже группой людей.

Нынешние системы виртуальной реальности, используемые в производстве, — новый этап развития хорошо известных систем автоматизированного проектирования и моделирования. А все модные и дорогостоящие приспособления — проекционные системы, специальные шлемы, перчатки, костюмы, благодаря которым передается не только изображение, но и звук и тактильные ощущения, — не более чем обычные устройства ввода/вывода информации. Однако системы виртуальной реальности имеют одно принципиальное отличие: ни одна установка автоматизированного проектирования и моделирования не позволяет человеку управлять поведением модели в реальном времени.

Самые дешевые персональные системы виртуальной реальности могут стоить от единиц до десятков тысяч долларов. Однако у них есть существенный недостаток: такие системы обычно не позволяют работать коллективно. Но без коллегиальности при принятии решений теряется возможность так организовать непрерывный производственный цикл, чтобы вся подготовительная работа происходила в виртуальном мире, а в реальный мир новое изделие попадало бы уже в виде мелкосерийных образцов.

Полнофункциональная система виртуальной реальности, точнее — центр виртуальной реальности (оборудование и программное обеспечение), стоит от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов долларов. Разработка виртуального мира в зависимости от его сложности и специфичности обойдется от 2–3 до 100 тысяч долларов. Что производство получит взамен? Прежде всего — сокращаются сроки разработки. Скажем, применение систем виртуальной реальности в автомобилестроении позволяет сократить цикл подготовки новой модели к серийному производству с 18 месяцев (в США и Западной Европе) до полугода. При этом гораздо меньше времени требуется и на доводку автомобиля, поскольку все вопросы по эргономике салона и ремонтопригодности узлов и агрегатов решаются на этапе электронного прототипирования (доводка серийной машины при использовании стандартных технологий занимает от нескольких месяцев до года).

Ускорение разработки приводит к созданию конкурентного преимущества: средний срок жизни модели на конвейере — два-три года, и время, затрачиваемое на разработку нового автомобиля или на рестайлинг старого, становится фактором выживания производства в условиях жесткой конкуренции.

Виртуальная реальность применяется и при работе с геоинформационными данными. Так, компания Reality AS, купленная недавно Schlumberger Information Solutions (SIS), и Фраунгоферовский Институт медиакоммуникаций (www.imk.fraunhofer.de) разработали системы виртуальной реальности, которые позволяют создавать уникальную и мощную среду для интерактивного проектирования скважин, оперативного управления геологическими изысканиями и геофизического анализа.

Инструментарий Inside Reality от Reality AS обеспечивает необычный, увлекательный и интуитивный способ работы c геоинформационными данными: пользователи взаимодействуют с моделью месторождения, используя естественные движения руки и тела и имитируя ходьбу, указание и выбор объекта. Инструментарий Фраунгоферовского Института медиакоммуникаций — VR-Geo — использует специальное устройство для управления геоинформационными данными — кубическую мышь, которая имеет двенадцать степеней свободы и позволяет легко и быстро перемещаться «внутри земной коры».

Впечатляющих результатов с помощью Inside Reality достигла и компания Norsk Hydro. Ей удалось значительно (в некоторых случаях — на 90%) сократить время проектирования горизонтальных скважин и, как следствие, добиться более аккуратного планирования и существенного увеличения нефтедобычи.

В общем, системы виртуальной реальности применяются в промышленности там, где необходимо работать с трехмерными данными, то есть практически везде; примеров уже достаточно, и они коммерчески оправданы.
Виртуальные развлечения

Конечно, самым наглядным представляется применение систем виртуальной реальности в индустрии развлечений.

1 См. тему номера «КТ» #522 «Видение». — Л.Л.-М.