Rzeczywistość wirtualna urzeczywistnia się

-- czwartek, 01 maj 2008

Wirtualna rzeczywistość wykorzystywana jest przez wojsko głównie w zakresie szkoleń, rozwoju produktów oraz platform dowodzenia i kontroli

Już od dawna świat wirtualny jest terenem prowadzenia działań wojennych. plany walki inscenizowane są za pomocą technologii wirtualnej rzeczywistości i symulatorów, które są czynnie wykorzystywane podczas przeprowadzania szkoleń personelu z zakresu pilotażu czy obsługi sprzętu bojowego. Nawet osoby cywilne mogą sobie pozwolić na puszczenie wodzy „bojowym” fantazjom, dzięki wysoce realistycznym grom komputerowym, takim jak Call of Duty czy Full Spectrum Warrior. Oprócz supernowoczesnych prób walki, technologia rzeczywistości wirtualnej i symulacji komputerowych przyjmuje się w całej masie nowych aplikacji wojskowych, począwszy od realistycznych metod szkolenia, aż po zwiększenie skuteczności projektowania i stosowania skomplikowanych systemów wojskowych.

Coraz większe zainteresowanie ze strony wojska technologią wirtualnej rzeczywistości, z inżynieryjnego punktu widzenia, sprowadza się do prostej kwestii kosztów i bezpieczeństwa. O wiele korzystniejsze pod względem finansowym jest testowanie projektów – przykładowo systemów uzbrojenia czy platformy remontowej – bez konieczności tworzenia rzeczywistego prototypu i jego ewentualnego przetransportowywania poza granice kraju, aby przekonać się, jak się sprawdza na polu walki Istotny sprzęt wojskowy można opracowywać i wysyłać na pole walki znacznie szybciej, jeśli jego użyteczność i skuteczność zostanie zbadana już w początkowej fazie jego konstruowania, zanim, w miarę zbliżania się do fazy produkcyjnej, zaczną pojawiać się ewentualne wady projektowe o dużym zagrożeniu. Ponadto, dzięki prezentowaniu i testowaniu projektów w świecie wirtualnym, inżynierowie wojskowi oraz dostawcy rządowi mogą pełniej zweryfikować swoje projekty, bez konieczności ponoszenia dodatkowych kosztów ani bez ograniczeń czasowych tradycyjnego, stale powtarzającego się procesu. Obawy związane z bezpieczeństwem są kolejnym bodźcem do zwiększonego wykorzystywania technologii rzeczywistości wirtualnej. Ćwiczenia szkoleniowe „na żywo” mogą być bardzo kosztowne, nie mówiąc: niebezpieczne, zarówno dla żołnierzy, jak i środowiska naturalnego. Biorąc pod uwagę obecną generację żołnierzy wychowanych w erze gier wideo i Internetu, z których znaczna większość jest na tyle wygodna, aby uczyć się zdobywając takie doświadczenie w świecie wirtualnym, jakie zdobyliby w szkoleniu rzeczywistym.

Wykorzystywanie rzeczywistości wirtualnej w siłach zbrojnych (jak i w biznesie) zwiększyło się tez dlatego, że technologia ta jest w końcu dostępna po przystępnych cenach. Jeszcze niespełna dziesięć lat temu wszelkie działania związane z rzeczywistością wirtualną musiały być przeprowadzane w specjalnie przeznaczonych dla tego celu warunkach, tzn. w obiektach wyposażonych w drogi sprzęt superkomputerowy, wyświetlacze montowane na ścianach oraz skomplikowane akcesoria, co oznaczało, że działania te przekazywano zewnętrznym organizacjom badawczym, zaawansowanym pod względem technologicznym przedsiębiorstwom wojskowym lub korporacjom dysponującym sporym budżetem technologicznym. Podczas gdy obiekty pozostają dziś w powszechnym użyciu, doświadczenie rzeczywistości wirtualnej o istotnym znaczeniu można teraz zdobyć na „biurkowym” PC, wykorzystującym wyświetlacze montowane na głowie, okulary 3-D oraz inne łatwo dostępne akcesoria za rozsądną cenę rzędu kilkudziesięciu tysięcy – a nie milionów – dolarów.

– Koszty wstępu do rzeczywistości wirtualnej są dziś dużo niższe – nie trzeba wydawać pół miliona dolarów, aby sprawdzić, czy przyniesie to korzyści, można wydać 25.000 dolarów i zobaczyć wyniki i dalej kontynuować, jeśli się chce – twierdzi Mark Bryden, profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej Uniwersytetu Stanu Iowa, ojczyzny Centrum Aplikacji Rzeczywistości Wirtualnej (VRAC), który przeprowadza badania w technologii rzeczywistości wirtualnej i wizualizacyjnej oraz posiada kontrakty zarówno z firmami wojskowymi jak i korporacyjnymi.

Bez Zbędnych Niejasności

Prawdę mówiąc VRAC bada potencjał systemów rzeczywistości wirtualnej już od wielu lat. Początkowy projekt wykorzystywał wizualizację celem odtworzenia scenariuszy walki, pozwalających dowódcom wojskowym poznać przyczyny podjętych decyzji z pierwszej ręki i umożliwiających im przeprowadzanie analiz taktyki i strategii post mortem. Wojsko zastosowało możliwości wizualizacyjne VRAC, technologię z wykorzystaniem wizualnej prezentacji avatara oraz biegłą znajomość opracowywania dużych projektów we własnych aplikacjach prototypowania wirtualnego, w celu przyspieszenia realizacji projektu kluczowego samolotu, jak i innego sprzętu wojskowego.

Kolejnym projektem będącym w trakcie realizacji jest stworzenie pomieszczenia kontrolnego rzeczywistości wirtualnej do obsługi Wojskowych Bezzałogowych Maszyn Powietrznych (UAV), według James’a Oliver’a, profesora inżynierii mechanicznej Uniwersytetu Stanu Iowa oraz dyrektora VRAC, organizacji obsługującej C6, zmodernizowane sześcioboczne pomieszczenie rzeczywistości wirtualnej, które może się szczycić rozdzielczością 100 milionów pikseli, obecnie najlepszą na świecie. Obecne środowisko kontrolne dla maszyn UAV jest raczej wymagające, aby poprowadzić jedną misję potrzeba kilku operatorów. Dzięki subwencji Sił Powietrznych w roku 2005 powierzono VRAC budowę interfejsu multimodalnego dla przyszłych działań dowodzenia i kontroli przy wykorzystaniu technologii rzeczywistości wirtualnej. Pomysł polega na demonstracji maszyny UAV w otaczającej przestrzeni powietrznej i terenie wraz z wszelkimi informacjami zebranymi przez przyrządy i kamery. Daje to możliwość stworzenia bardziej interaktywnego i intuicyjnego interfejsu, umożliwiającego kontrolę wielu maszyn UAV przez jednego operatora.

Nieprzerwanie prowadzone są dalsze badania związane z zastosowaniem technologii rzeczywistości wirtualnej w dowództwie i kontroli operacji na polu walki. Niegdyś dowódcy rozplanowywali strategię na stołach i potrzeba było tygodni, aby dokonywać stosownych zmian. Nowoczesną wersją prymitywnego dowództwa operacji są ogromne centra kontrolne wyposażone w dużą ilość ekranów. Chociaż na pierwszy rzut oka wyglądają one nowocześnie, Oliver twierdzi, że systemy te nadal okryte są tajemnicą. – Jest wiele ekranów informacji, jednak są to informacje niewspółmierne, pochodzące z różnych źródeł – zazwyczaj są to liczby, mapy 2-D i współrzędne (długości i szerokości geograficznej) – dodaje. – Celem jest całkowita ich integracja, aby pozbyć się wszelkich niejasności umożliwiając jednocześnie osobom odpowiedzialnym za podejmowanie decyzji zbadanie wszelkich dostępnych możliwości.

W innych badaniach naukowych prowadzonych w VRAC, grupa Profesora Bryden’a łączy fizykę symulacji z technologią rzeczywistości wirtualnej celem ukierunkowania procesu projektowego. W przypadku typowego procesu rozwoju projekt przekazywany jest specjalnemu analitykowi, który zajmuje się przeprowadzaniem CFD (Symulacji Dynamiki Przepływu) lub symulacji FEA (Analizy Elementów Skończonych) w celu jego sprawdzenia – jest to proces, który zajmuje kilka tygodni i często na tym etapie nie ma możliwości wprowadzenia do projektu ewentualnych zmian. Następnie budowany jest fizyczny prototyp i w tym momencie istnieje możliwość, w zależności od wyników, wprowadzenia do projektu ewentualnych zmian, a co za tym idzie należy przeprowadzić kolejne analizy FEA i CFD. Połączenie symulacji ze środowiskiem technologii rzeczywistości wirtualnej znacznie przyspiesza przebieg tego procesu, stwierdza Bryden, nie wspominając o tym, że umożliwia specjalistom spoza dziedziny symulacji szybkie rozpoznanie wzorców.

Firma Deere & Co., nie będąca wprawdzie klientem z branży wojskowej, poddaje badania VRAC próbie. Wizualizacja symulacji CFD w środowisku rzeczywistości wirtualnej pomaga w projektowaniu wydajniejszej maszyny do zbierania bawełny – takiej, która może przekładać wielkie ilości bawełny bez konieczności zwiększania liczby koni mechanicznych. – Dzięki wyświetlaczowi 3-D można szybciej pojąć pewne kwestie, co pozwala na zaangażowanie wszystkich wspólników w proces decyzyjności – twierdzi Jerry R. Duncan, kierownik firmy Deere. – Mogą sami zrozumieć zebrane dane i nie trzeba mówić im jakie decyzje należy podjąć.

Firma Deere, podobnie jak przedsiębiorstwa wojskowe, wiąże ogromne nadzieje z technologią rzeczywistości wirtualnej stosowaną w projekcie produktu, dlatego też zainwestowała w tę technologię miliony dolarów. Wykorzystywanie technologii rzeczywistości wirtualnej celem dokonania oceny prototypów umożliwia przedsiębiorstwu uwzględnianie różnych alternatyw projektowych, ponieważ nie ma konieczności tworzenia prototypów fizycznych, stwierdza Duncan. Deere wykorzystał niedawno tę technologię, aby oszacować w jaki sposób można zmienić położenie zbiornika paliwa w jednym z traktorów. W konsekwencji mieli oni możliwość przejrzenia całego szeregu alternatyw projektowych, dostępnych poprzez naciśnięcie przycisku przełącznika, a wspólnicy o całkowicie różnych poglądach doszli do konsensusu i podjęli stosowne decyzje.

Technologia rzeczywistości wirtualnej - oprócz projektowania - pełni również rolę udoskonalonej metody szkolenia w zakresie skomplikowanych systemów. General Dynamics C4 Systems, na przykład, wykorzystuje wirtualny sprzęt w celu dostarczenia żołnierzom wsparcia w testowaniu nowego sprzętu takiego jak Land Warrior Systems (systemy żołnierza piechoty), będącym pakietem, który podłącza ich do sieci pola walki. Technologia rzeczywistości wirtualnej pozwala żołnierzom przeprowadzenie próby pozorowanych misji tak, aby byli oni lepiej przygotowani na test fizyczny. Technologia ta pozwala również dowódcom obserwować jak żołnierze radzą sobie z nowym sprzętem. – Podczas, gdy żołnierze przechodzą testy, otrzymują oni dane z systemu dotyczące tego, w którym miejscu się znajdowali i w jaki cel mierzyła ich broń – wszystko to, co miało miejsce jest nagrywane – twierdzi Ralph Whitney, dyrektor ds. szkoleń i systemów symulacyjnych firmy General Dynamics C4 Systems, która opracowuje szereg aplikacji komunikacyjnych dla sił zbrojnych korzystających z technologii rzeczywistości wirtualnej.

Te natychmiastowe informacje zwrotne są tym bardziej istotne, jeśli chodzi o kwestie wojskowe. Wewnątrz Dowództwa Badań, Rozwoju i Techniki (RDECOM) korzystanie z technologii rzeczywistości wirtualnej jest jedynie częścią modernizacji Six Sigma przeprowadzanej w celu szybszego udostępniania platformy remontowej na polu walki. Zazwyczaj RDECOM potrzebowało sześciu lat na wprowadzenie satysfakcjonującej platformy remontowej na pole walki. Dziś dzięki procesom szczupłego rozwoju produktów, wirtualnemu prototypowaniu i całkowicie nowemu i przyspieszonemu sposobowi gromadzenia danych dotyczących wymagań użytkownika, grupa ta była w stanie zredukować ten cykl do dwóch lat.

– W aplikacjach wojskowych czas jest czynnikiem krytycznym – wrogowie strzelają do ciebie a ty musisz rozwiązać problem natychmiast w danej chwili, a nie przykładowo za sześć miesięcy – stwierdza Joe Kleiss, szef ekipy ds. projektów specjalnych Piechoty Morskiej RDECOM.

dn

 

VR pomaga leczyć żołnierskie PTSD

 

Porozmawiajmy o innych zastosowaniach technologii wirtualnej rzeczywistości. Naukowcy z Instytutu Kreatywnych Technologii na Uniwersytecie Kalifornia (University of California’s Institute for Creative Technologies) opracowali system na bazie wirtualnej rzeczywistości, który pomaga leczyć przypadki Zespołu Stresu Pourazowego (Post-Traumatic Stress Disorder – PTSD) u powracających z wojny żołnierzy.

 

Wirtualna symulacja warunków w Iraku, którą można odtworzyć na standardowym komputerze PC używając wyświetlaczy montowanych na głowie, odtwarza widoki, dźwięki i nawet „aromat” pola walki, pozwalając żołnierzom ponownie przeżyć i skonfrontować swoje doświadczenia w warunkach kontrolowanych przez lekarza, według prof. dr Skip Alberta Rizzo, naukowca, związanego z ICT współodpowiedzialnego za opracowanie systemu wirtualnej symulacji. – Symulacja pozwala im stopniowo powrócić do Iraku w kontrolowanych warunkach – i to jest istotą symulacji – dodaje Pizzo. – Kiedy oni znajdują się w warunkach wirtualnej rzeczywistości (VR), my możemy przenieść ich ponownie w tamten rzeczywisty świat i zmniejszyć tym samym ilość wymaganych rozmów terapeutycznych.

 

Wirtualny Irak odzwierciedla pacjentom trzy możliwe sytuacje: na pustyni, w pojeździe Hamvee, w mieście i we wsi na Bliskim Wschodzie. Pacjenci są przeniesieni w tamte warunki i prowadzący lekarz za pomocą kliknięcia myszką może zwiększać lub zmniejszać doświadczenia w zależności od pacjenta reakcji. – To nie jest zautomatyzowana samo-terapia, ale jest to narzędzie, które w rękach doświadczonego lekarza może być bardzo pomocne i z korzyścią dla pacjenta –, stwierdza Rizzo.

 

Istnieje około 20 placówek w Stanach Zjednoczonych, które stosuje powyższy system. Koszt takiego systemu to około 8.000 dolarów.