Virtuālā realitāte

Vēsture

Mākslīgās realitātes jēdzienu pirmais ieviesa Mairons Krīgers (Myron Krueger) 1960. gadu beigās. 1989. gadā Džarons Lanjērs ieviesa šobrīd daudz populārāko terminu "virtuālā realitāte". Zinātniskās fantastikas apakšžanrā - kiberpanku literatūra - virtuālā realitāte ir cilvēka spēja sazināties ar kibertelpu — datortīklu vidi, kurā mijiedarbojas cilvēki un mašīnas (iekārtas).
Par pirmo virtuālās realitātes sistēmu tiek uzskatīta "Aspena kinokarte" (Aspen Movie Map), ko izveidoja Masačūsetsa tehnoloģiskajā institūtā 1977. gadā. Šī datorprogramma simulēja pastaigu pa Kolorādo štata Aspenas pilsētu, ļaujot izvēlēties divus apvidus attēlošanas veidus. Abi varianti - ziemas un vasaras - bija balstīti reālās fotogrāfijās.
Šobrīd virtuālo realitāšu tehnoloģijas plaši tiek izmantotas dažādās cilvēka darbība sfērās: projektēšanā un dizainā, derīgo izrakteņu ieguvē, militārajās tehnoloģijās, celtniecībā, trenažieros un simulatoros, tirgzinībā un reklāmā, izklaides industrijā utt.  Virtuālo realitāšu tirgus apjoms sastāda 15 miljardus ASV dolāru gadā.

Tradicionālās datorspēles

Interaktīvās datorspēles ir balstītas uz spēlētāja mijiedarbi ar paša radīto pasauli. Daudzas no šīm spēlem paredz spēlētāja identificēšanos ar spēles personāžu - gan redzamu, gan tikai iedomātu.
Pastāv uzskats, ka kvalitatīva trīsdimensiju grafika ir neaizstājama, lai spēles virtuālo pasauli kvalitatīvi maksimāli pietuvinātu reālajai. Ja spēles virtuālā pasaule neizceļas ar grafisku skaistumu, tā ir shematiska vai pat divdimensiju, lietotāja iesaistīšanās notiek pateicoties aizraujošam spēles procesam (angļu: gameplay), kura kritēriji katram spēlētājam ir individuāli.
Plaši izplatīti ir dažāda tipa darbību simulējošas spēles, simulatori. Sevišķi populāri ir aviosimulatori, autosimulatori, dažādi ekonomiskie un sporta simulatori, kuru spēles pasaule modelē svarīgus fizikas vai ekonomikas likumus, radot realitātei pietuvinātu modeli.
Speciāli aprīkoti trenažieri un noteikts spēļu automātu tips bez datorspēles/simulatora attēla un skaņas izvades nodrošina arī citas izjūtas, piemēram, automobiļa krēsla kratīšanos vai motocikla pieliekšanos. Līdzīgi trenažieri ar atbilstošām, reālām vadības svirām tiek izmantoti pilotu apmācībā.

Sajūtu imitācija

Parasti par virtuālās realitātes sistēmām sauc ierīces, kas daudz lielākā mērā nekā datori imitē mijiedarbi ar virtuālo pasauli.

Taktīlo vai taustes sajūtu imitācija

Taktīlo vai taustes sajūtu imitācija jau ir atradusi savu pielietojumu virtuālās realitātes sistēmās. Pārsvarā sistēmas dari tiek saukti par Heptics force feedback устройства.
Ierīces, kas nodrošina augstāk minēto imitāciju, tiek lietotas virtuālas prototipēšanas un ergomiskās projektēšanas uzdevumu risināšanā, trenažieru modelēšanā, medicīniskajos trenažieros, mirkro un nano robotu tālvadībā, virtuālo skulptūru izveidē.

Attēlojums

Plakanais attēlojums, ko sniedz monitors, spēj nodrošināt tikai niecīgu stereoefektu, pateicoties attēla fragmentu kustības dažādajam ātrumam. Trīsdimensiju redaktoru izmantošana stereoattēlu izveidē. Pilnīgs stereoefekts tiek panākts tikai katrai acij nodrošinot savu attēlu. Attēlu var formēt gan monitors, izmantojot krāsu nobīdes metodi jeb anaglifu, vai arī pamīšus rādot noteiktu attēlu katrai acij. Ir pieejami LCD monitori, kas veido telpisku attēlu ar dažādu rakursu demonstrēšanas funkciju.Jaunais trīsdimensiju monitors paceļ attēlu virs sevis
Pilnvērtīga virtuālās pasaules baudīšana nav iedomājama arī bez platleņķa ainas nodrošinājuma, kā arī iespējas, ka redzamā aina mainās reizē ar galvas pagriešanu tā, lai tā paliktu acu priekšā, ko nodrošina virtuālās realitātes ķiverē iebūvētie žiroskopi.
Šobrīd par vismodernākajām virtuālās realitātes sistēmām tiek uzskatītas projekciju sistēmas, kas ir daļa no virtuālās realitātes istabas (CAVE) risinājuma.CAVE tipa virtuālās realitātes sistēma, virtuālā istaba Sistēma ir realizēta kā istaba, uz kuras visām sienām tiek projicēts 3D stereoattēls. Lietotāja stāvokli, viņa galvas pagriezienus reģistrē sekošanas sistēmas, kas ļauj nodrošināt maksimālu ticamību. Šādas sistēmas aktīvi izmanto tirgzinībā, kā arī militārām, zinātnes un citām vajadzībām.

Skaņa

Daudzkanālu akustiskā sistēma ļauj atskaņot lokalizētu skaņas avotu, kas savukārt lietotājam ļauj virtuālajā pasaulē orientēties pēc skaņas.

Vadība

Spēlē veicamo darbību neatbilstība lietotāja saskarnei un to sarežģītība var neļaut pilnā apmērā baudīt spēles pasauli. Lai pārvarētu šīs problēmas, datora tastatūra un pele var tikt aizstāta ar datora stūri, pedāļiem, virzienrādītāju pistoles formā, kā arī citām spēles pasaulē izmantotām vadības ierīcēm.
Darbību veikšanai ar virtuālās pasaules objektiem tiek izmantoti virtuālās realitātes cimdi, bet roku kustību atsekošanai videokameras. Tās parasti ir mazizmēra, līdz ar to lietotājam nav nepieciešamības pēc papildus aprīkojuma.
Virtuālās realitātes cimdi var arī būt daļa no virtuālās realitātes kostīma, kas spēj atsekot visa ķermeņa kustības un simulēt taktīlās, temperatūras un vibrācijas sajūtas.
Ierīce lietotāju kustību atsekošanai var būt realizēta arī kā brīvi kustīga lode, kurā ir ievietots lietotājs, vai arī kā gaisā pakārts vai sķidrumā iegremdēts virtuālās realitātes kostīms. Tiek radīti arī smaržu modelēšanas tehniskie risinājumi,

Tiešie slēgumi pie nervu sistēmas, smadzeņu saskarnes

Augstāk aprakstītās ierīces iedarbojas uz cilvēka maņu orgāniem, taču datus var nepastarpināti nodot arī nerviem un pat tieši galvas smadzenēm ar smadzeņu saskarņu starpniecību . Līdzīga tehnoloģija tiek pielietota zaudētu maņu aizstāšanai, taču šobrīd tā ir pārāk dārga ikdienas lietošanai un pagaidām nav sasniegusi tādu datu pārraides kvalitātes līmeni, kāds būtu nepieciešams virtuālās realitātes pārraidīšanai.

Papildinātā jeb jauktā realitāte

Mākslīgajai realitātei radniecīga ir papildinātā realitāte - jēdziens, kas apzīmē procesu, kad reālās vides maņu kairinājumiem līdztekus tiek nodoti arī šķietami objekti, galvenokārt informatīvas dabas. Raksturīgs šādas realitātes piemērs ir iznīcinātājlidmašīnu, piemēram, Su-27, ķiverēs iebūvētais virzienrādītājs. Rietumeiropā šādu tehnoloģiju dēvē par Augmented Reality (AR).

Filozofiskā izpratne

Filozofija nodala virtuālās realitātes ideju no tās tehniskās realizācijas; tā, piemēram, virtuālo realitāti var traktēt kā reālu procesu modelētu objektu kopumu , kuru saturs un forma nav tieši vienāds ar šiem procesiem; kuru esamība ir atkarīga no realitātes, bet kuri nav reālās pasaules substance; tajā pašā laikā šie objekti ir aktuāli, nevis potenciāli. Īstenības "virtualitāte" (imaginārisms, šķietamība) tiek noteikta attiecībā pret to nosakošo pamatrealitāti. Virtuālās realitātes var būt integrētas viena otrā.  Noslēdzot, izbeidzot vai pārtraucot modelējošos procesus, kas notiek pamatrealitātē, virtuālā realitāte pazūd.
Šajā kontekstā cilvēka ideālo iekšējo pasauli var uzskatīt par virtuālo realitāti, ko modelē neitronu mijiedarbes elektroķīmiskie procesi. Virtuālās realitātes psiholoģiskās problēmas pēta virtuālā psiholoģija, kuras izpētes priekšmets ir "cilvēka-virtuālās realitātes" sistēma.