Поколение виртуальной реальности

Современные технологии выводят научные разработки на качественно новый уровень. Виртуальная реальность уже не игра, а идеальный инструмент визуализации сложных для понимания процессов. В ближайшем будущем благодаря разработке российских ученых использование технологий виртуальной реальности может стать доступным каждому.

Словарь

Виртуальная реальность (virtual reality, VR) — сложная форма компьютерного моделирования, которая дает возможность пользователю погрузиться в виртуальный мир и действовать в нем, получая обратную связь. Компьютерный синтез свойств и реакций виртуальной реальности производится в реальном времени.

Системы виртуальной реальности — устройства, которые более полно по сравнению с обычными компьютерными системами имитируют взаимодействие с виртуальной средой, путем воздействия на все пять имеющихся у человека органов чувств.

Дополненная реальность (augmented reality, AR) — проекция дополнительных данных в отображение реальной среды.

Электронный мир, аттракцион, который переносит в заданное пространство, компьютерная игра, управляемая искусственным разумом,— обычные ассоциации, возникающие при словосочетании "виртуальная реальность". Современные технологии выводят научные разработки на качественно новый уровень, ведь виртуальная реальность (VR) — это не игра, а идеальный инструмент визуализации сложных для понимания процессов. Это комплексная форма компьютерного моделирования в режиме реального времени, которая позволяет исследователю не только видеть виртуальный мир, но и действовать в нем.

Технологии виртуальной реальности — способ решения задач, который позволяет точно имитировать в лабораторных условиях различные процессы. VR-технологии применяются для ведения научных исследований, решения оборонных задач, отладки технологических процессов производств любого профиля, подготовки людей для работы в экстремальных условиях, а также для создания роботизированных систем, способных выполнять тонкие манипуляции: от забора грунта с планет и их спутников до хирургических вмешательств.

При создании проекта с использованием VR-костюма человек может не только погрузиться в создаваемый интерьер, но и взаимодействовать с его отдельными объектами и при необходимости даже вносить в них изменения. Эту возможность VR особенно ценят люди, которые занимаются виртуальным прототипированием: виртуальная инженерия дает возможность оценить работоспособность и произвести отладку экспериментальных устройств.

Разработками в области виртуальной и смешанной реальности занимается молодежный коллектив лаборатории математического обеспечения имитационных динамических систем (МОИДС) МГУ. Его руководитель — Виктор Чертополохов, аспирант кафедры прикладной механики и управления мехмата МГУ. Сотрудники лаборатории применяют VR-технологии в образовательном процессе с 2014 года. Для студентов механико-математического факультета проводится практикум "Тестирование качества сближения устройства спасения космонавта с Международной космической станцией". В рамках практикума студенты изучают методики тестирования качества выполнения задачи оператором в VR-среде, что позволяет превратить обычную симуляцию в полноценный тренажер. С нового учебного года практикум будут проходить и студенты факультета космических исследований.

Еще одна разработка коллектива — прототип тренажера движения транспорта по неровной поверхности "Луноход", где используется панорамная система виртуальной реальности, к которой добавляется динамическая платформа. Она обеспечивает перемещение кресла динамического тренажера в нескольких степенях свободы (тангаж, крен, вертикальное перемещение). Движение платформы зависит от сигналов, поступающих от управляющего симуляцией компьютера в режиме реального времени. Это уже не виртуальная, а смешанная реальность. Оператор находится в кресле динамической платформы и управляет движением планетохода при помощи джойстика. Визуализация поверхности Луны и движения динамической платформы согласованы. Такое воздействие создает у человека реалистичное ощущение передвижения по пересеченной местности.

Стартовая версия программно-аппаратного комплекса "Луноход" послужила симулятором для демонстрации 3D-модели проекта лунной базы "Луна-7", разработанной компанией "Лин индастриал". "Луна-7" — проект российской лунной базы. Некоторые предложения проекта вошли в Федеральную космическую программу на 2016-2025 годы. После добавления в симулятор системы оценки действий оператора он стал прототипом тренажера и использовался в качестве тестирующей программы для эксперимента "Луна-2015", который проводился Институтом медико-биологических проблем РАН.

Среди других разработок молодежного коллектива лаборатории МОИДС — симулятор "Прогулка по Марсу", который в перспективе может стать тренажером дистанционного управления, симулятор смешанной реальности "Прогулка по крыше МГУ", системы виртуального прототипирования летательных аппаратов и многое другое. Эти разработки уже используются при обучении студентов. Ученые собираются создать симулятор выполнения экипажем космического корабля различных задач в условиях невесомости и пониженной гравитации.

Идея воспитывать кадры, которые еще в процессе обучения могут предложить перспективные разработки, воплощена в жизнь. Исследователи имеют возможность дополнять виртуальную реальность имитацией звука и движения. В ближайших планах коллектива — создать реалистичную имитацию тактильных ощущений. Тогда человек сможет осязать границы виртуальных предметов.

Ученые МГУ готовят к работе костюм гибридного инерциально-оптического трекинга

BUSINESS GUIDE: Расскажите, пожалуйста, о тренажере управления сближением устройства спасения космонавта (УСК) с МКС. В чем состоит задача человека?