Властелины воздуха

Властелины Воздуха

   Виртуальная реальность, или VR (virtual reality), — сгенерированная при помощи компьютера искусственная трехмерная среда (киберпространство), симулирующая реальный или вымышленный мир, который не обязательно имеет графическое оформление. Попасть в виртуальный мир можно лишь с помощью специальных аппаратных и программных средств. Сегодня «обитатели» киберпространства чаще всего общаются с помощью текста, однако в будущем возможно использование более естественных способов: голоса, жестов, мимики.

   Современные аудиовизуальные устройства отображения информации (шлемы и очки) позволяют лишь заглянуть в виртуальный мир, но не воздействовать на него. Направление взгляда улавливается сенсорами по движению глазных яблок, затем обрабатывается и преображается в соответствующие изменения компьютерного видеоряда. Однако в последние годы активно развиваются средства акустического и тактильного воздействия на виртуальную среду: при помощи голосовых приказов или движений руки, облаченной в особую перчатку.
   Лучший инструмент познания и преобразования окружающего мира, данный нам Природой, — руки. Традиционно используемые компьютерные контроллеры — джойстик и мышь — не более чем эмуляция человеческой руки. Более гибкий и удобный в управлении манипулятор позволит значительно расширить возможности контакта с электронным миром. Благодаря своей эргономичности перчатка лучше всего подходит для этих целей. Движения человеческой руки и пальцев манипулятор преобразует в электрические сигналы, и виртуальная ладонь на экране компьютера повторяет движения «реальной» руки владельца перчатки. Точность, быстродействие и высокая чувствительность мануальных контроллеров поражают уже сейчас.
   Фантасты давно приняли на вооружение идею «виртуального прикосновения»: чудо-перчатками пользуется, к примеру, герой Тома Круза в фильме «Особое мнение», действие которого разворачивается в 2054 году. Не менее эффектно VR-манипуляторы смотрятся на руках «информационного курьера» Кеану Ривза из культового «Джонни-мнемоника».
   Первые попытки создать подобный контроллер «для бытовых нужд» были предприняты еще 30 лет назад — в эпоху электронно-вычислительных машин. Однако тогда развитие игровой индустрии свернуло на путь совершенствования мыши и джойстика. В настоящий момент 99% рынка манипуляторов занимает тандем клавиатура-мышь. Такие устройства, как тачпэды, трэкболы и графические планшеты, мало распространены и имеют весьма узкую специализацию: в основном ими пользуются дизайнеры и полиграфисты.
   Однако, возможно, вскоре рабочее место любого офисного сотрудника будет оснащено лишь миниатюрным 3D-модулятором, а на руки он наденет специальные перчатки, фиксирующие малейшие движения пользователя и проецирующие их результат на плоскость рабочего пространства, парящего прямо в воздухе, над столом. Применение VR-техника найдет, прежде всего, в компьютерных играх, военных и гражданских, авиационных и морских тренажерах, симуляторах различной среды, в космических исследованиях, медицине и архитектуре, при навигации в Интернете, игре на виртуальных музыкальных инструментах.
   Подобную технологию можно использовать и в 3D-моделировании: перчатка поможет в реальном времени вращать объемный трехмерный объект в любых направлениях. Также устройство пригодится для совершения опасных манипуляций. К примеру, сапер может управлять роботизированной рукой при обезвреживании взрывных устройств, находясь на безопасном расстоянии от них и следя за происходящим с помощью видеокамеры.
   Одной из первых киберперчаток была выпущенная 15 лет назад PowerGlove, разработка инженеров компании Nintendo. Она была оснащена всего тремя сенсорными датчиками, что позволило максимально снизить ее стоимость — до $70.
   На сегодняшний день разработками VR-контроллеров занимаются десятки компаний по всему миру. Наиболее известная среди них — Essential Reality, с продуктом P5 Glove, позиционируемым в среднем ценовом диапазоне: $500–$3000.
   P5 Glove, или The Ultimate 3D Virtual Controller, представляет собой пластиковую насадку на руку, которая напоминает стальную ладонь киборга из фантастического фильма. Вначале дизайнеры намеревались создать настоящую перчатку, которая целиком натягивалась бы на руку, подобно своей кожаной или матерчатой сестре. Однако вскоре стало очевидно, что гораздо удобнее прикрепить к основному управляющему модулю кожаные ремешки, которые бы плотно охватывали ладонь и отслеживали движение каждого пальца. P5 Glove подключается к компьютеру через интерфейс USB. Вдоль пальцев располагаются эластичные полосы с сенсорными датчиками изгиба, фиксирующими изменения положения и формы пальцев и устанавливающими между пользователем и реальностью тактильную обратную связь. Сейчас в перчатках среднего ценового класса (до $3 тыс.) присутствует от 18 до 22 датчиков, в более простых и дешевых моделях — 3–7. Помимо отслеживания движений пальцев, устройство знает о передвижении самой руки, ее поворотах, наклонах. Оно обладает шестью степенями свободы и работает в двух режимах (стандартном и упрощенном), замещая мышь. Весит P5 Glove порядка 150 г.
   Первая версия P5 будет работать только с Microsoft Windows, а передача данных от сенсоров и питание последних будут осуществляться с помощью проводов. В комплект также входит инфракрасный приемник, выполненный в виде пластиковой стойки черного цвета, оснащенной USB-интерфейсом и способной принимать информацию от сенсоров перчатки и вычислять ее положение в пространстве.
   Essential Reality заявляет, что ее перчатка предназначена в первую очередь для рынка развлечений. Однако виртуальный контроллер не был поддержан разработчиками игр, в результате чего удивительные свойства P5 Glove в полной мере реализованы лишь в трех играх. Причем эффект погружения в игровой мир невероятен: с помощью мыши невозможно добиться ничего подобного.
   Представитель класса «люкс» в VR-сфере — компания Immersion Corporation — много лет занимается разработкой и выпуском различных VR-устройств и запатентовала для своих виртуальных перчаток CyberGlove несколько весьма любопытных приложений. К примеру, прибор CyberGrasp, надеваемый поверх перчатки, позволяет пользователю почувствовать физическое воздействие виртуальной реальности, благодаря использованию специальных тяговых механизмов, похожих на железный каркас руки: они с разной силой противодействуют сжатию пальцев. Его дополняет приложение CyberForce, при помощи которого можно ощутить вес предметов, находящихся в «виртуальных» руках пользователя. CyberTouch состоит из вибросимуляторов, предназначенных для передачи тактильных ощущений: от самых простых до таких сложных, как прикосновение к жидкости или скольжение по гладкой поверхности. Кроме того, разработчики пытаются сконструировать устройство, которое бы позволило ощущать температуру виртуального объекта при помощи встроенных в перчатку миникомпрессоров с нагреваемым воздухом. Стоимость продуктов Immersion Corporation колеблется от $10 000 до $100 000 и выше.
   Высокая цена отпугивает покупателей, предпочитающих «эконом-класс», в котором у компании Essential Reality нет конкурентов. Но это не надолго. Потому что цена на другую виртуальную перчатку 5DT Data Glove (и беспроводную Data Glove 5-W) от Fifth Dimension Technologies, имеющую более широкие возможности, чем P5 Glove, только за последний год снизилась вдвое, составив на сегодняшний день менее $500. Будущее за виртуальной перчаткой, способной заменить мышь и джойстик, функционально полностью исчерпавшие себя. Ведь в данном случае проблема не в отсутствии инновационной технологии, а в ее стоимости. Для компьютерной индустрии это лишь вопрос времени. Кстати, следующее поколение операционных систем Microsoft будет использовать трехмерные изображения, для чего, возможно, потребуются совсем иные манипуляторы.
   Многие компании, производящие «традиционное» электронное оборудование, начинают вкладывать деньги в разработку сенсорного и виртуального контроля. Так, Toshiba выпустила «наручный» пульт дистанционного управления домашней электроникой, включающий и выключающий бытовые приборы, а также регулирующий их мощность. В ПДУ интегрирован датчик ускорения, включение/выключение происходит, когда владелец указывает на устройство пальцем.
   Hitachi разрабатывает сразу два варианта трехмерных интерфейсов. Первый из них предназначен для управления воспроизведением мультимедиа, распознает девять различных жестов каждой руки и работает через интерфейс USB. Второй применен в большой плазменной панели Cad Center и для работы требует использования обеих рук.
   Израильская компания VKB и шведская Senseboard независимо друг от друга изобрели устройство, проецирующее в воздух прозрачную лазерную клавиатуру, позволяющую набирать тексты прямо в воздухе! Устройство размером со спичечный коробок вскоре будет уменьшено, что позволит встраивать его в бытовые приборы, не имеющие удобной полноразмерной клавиатуры: мобильные телефоны, PDA, смартфоны. Оно соединено проводом или посредством беспроводной связи Bluetooth с перчаткой на руке, снабженной высокочувствительным сенсором, улавливающим движение пальцев и передающим информацию прибору.
   Критически настроенные специалисты указывают на опасность этического характера: с совершенствованием киберпространства люди могут бежать туда от реальности, участятся случаи интеллектуальных и информационных краж. Однако ученые продолжают развивать VR-тему и уже предлагают электронный костюм (data suit), регистрирующий любые движения человеческого тела и открывающий неограниченные возможности для существования в виртуальном мире.