Seriāls "Star Trek: The Next Generation" daudziem miljoniem cilvēku prātā iedēstīja ideju par holodeku – iesaistošu, reālistisku trīsdimensiju hologrāfisku vides projekciju, ar kuru var mijiedarboties un arī tai pieskarties. 21. gadsimtā hologrammas jau lieto dažādos veidos, piemēram, medicīnā, izglītībā, mākslā, drošības un aizsardzības jomās. Zinātnieki šobrīd izstrādā metodes, kā izmantot lāzerus, modernus digitālos procesorus un kustību sensorus, lai radītu vairāku veidu hologrammas, dažas no kurām varētu pavisam izmainīt veidu, kā ar tām mijiedarbojamies.
Es ar kolēģiem Glāzgovas Universitātē esam izstrādājuši aerohaptisko (haptisks – uz tausti, uz pieskares sajūtam attiecināms) hologrammu sistēmu, radot taustes sajūtas ar gaisa plūsmu palīdzību. Novirzītas gaisa plūsmas rada pieskāriena sajūtu cilvēku pirkstos, plaukstās un plaukstu locītavās.
Ar laiku šī tehnoloģija varētu attīstīties tik tālu, lai ļautu virtuālajā vidē satikties ar otrā pasaules malā esoša kolēģa avataru un pa īstam sajust viņa rokasspiedienu. Tā pat varētu kļūt par pirmo soli pretī kam līdzīgam kā holodeks no "Star Trek".
Lai radītu pieskāriena sajūtu sistēmu, mēs izmantojām lētas, brīvi nopērkamas detaļas un sapārojām datora ģenerētu grafiku ar precīzi virzītām un kontrolētām gaisa strūklām.
Savā ziņā tas ir viens solis tālāk par pašreiz pieejamo virtuālās realitātes tehnoloģiju paaudzi, kur parasti nepieciešamas 3D brilles vides vizualizācijai un īpaši viedie cimdi vai rokās turamas pultis taustes atgriezeniskajai saitei, mākslīgi radot sajūtas, kas atgādina pieskārienu. Vairums pieeju ar uzvelkamajiem vai rokās turamajiem "gadžetiem" ļauj manipulēt tikai ar to virtuālo objektu, kas konkrētajā brīdī tiek attēlots. Šī virtuālā objekta kontrolēšana nesniedz sajūtas, kādas mēs piedzīvojam, kad divi cilvēki viens otram pieskaras. Mākslīga taustes maņu stimulēšana ļauj pieredzei pievienot papildu dimensiju bez speciālu cimdu vilkšanas, tādējādi šīs sajūtas rezultātā šķiet daudz dabiskākas.
Stikli un spoguļi
Mūsu darbā izmantojam metodi, kas rada ilūziju par virtuālu trīsdimensiju attēlu. Tā ir mūsdienu variācija par jau 19. gadsimtā radītu ilūzijas paņēmienu, ko pazīst ar nosaukumu Pepera spoks un kas Viktorijas laikmetā sajūsmināja teātra apmeklētājus, radot vīzijas par it kā pārdabiskām parādībām uz skatuves.
Sistēmā izmantots stikls un spoguļi, kas liek divdimensionālam attēlam šķietami "karāties" gaisā, un nav nepieciešams nekādas citas papildu ierīces. Savukārt taustes sajūtas radām ar neko citu kā vien gaisa plūsmām. Spoguļi mūsu sistēmā ir izveidoti piramīdas formā, kur viena skaldne ir atvērta. Lietotājs roku ieliek piramīdā pa šo atvērto pusi un mijiedarbojas ar datora ģenerētiem objektiem, kas "peld" brīvajā telpā piramīdas iekšienē. Objekti ir virtuāli – tos ģenerē un vada programma "Unity Game Engine", kuru bieži izmanto, lai radītu trīsdimensiju objektus un vidi datorspēlēs.
Tieši zem šīs spoguļu piramīdas ir sensors, kas seko līdzi lietotāja rokas un pirkstu kustībām, kā arī sprausla gaisa plūsmu novirzīšanai vajadzīgajā virzienā, radot niansētas pieskārienu sajūtas. Mēs izstrādājām speciālu algoritmu, kas kontrolē gaisa plūsmu virzienu un stiprumu atkarībā no tā, kā kustas lietotāja roka.
Viens no veidiem, kā nodemonstrējām aerohaptiskās (jeb aerotaustes) sistēmas spējas, ir ar virtuālu basketbola bumbas projekciju – tai varēja pieskarties, to paripināt, padriblēt, sajust. Gaisa plūsmas, kas simulē taustes maņas, tiek modelētas, ņemot vērā virtuālā objekta virsmas reljefu, šajā gadījumā ļaujot lietotājiem sajust bumbas apaļo formu driblēšanas laikā.
Lietotāji pat var bumbu driblēt ar dažādu spēku un sajust atšķirības tajā, cik stipri tā "atlec" atpakaļ pret plaukstu.
Pat šķietami tik vienkārša simulācija kā basketbola bumbas driblēšana prasīja rūpīgu darbu, modelējot šī procesa fizikālos aspektus un izdomājot, kā replicēt šo daudziem pazīstamo sajūtu ar gaisa plūsmām.
Nākotnes smaržas
Protams, mēs neceram tuvā nākotnē nākt klajā ar "Star Trek" holodeka līmeņa pieredzi, taču speram drošus soļus jaunos virzienos, lai sistēmai pievienotu papildu funkcijas. Plānojam, ka drīz spēsim arī modificēt gaisa temperatūru plūsmā, lai lietotāji varētu sajust atšķirību starp karstām un aukstām virsmām. Tāpat arī apsveram iespēju gaisam pievienot aromātu, lai vēl vairāk paspilgtinātu ilūziju par virtuālo objektu "īstumu", ļaujot lietotājam tos arī apostīt.
Sistēmai nākotnē redzam plašu pielietojumu daudzās nozarēs. Viena no acīmredzamākajām, protams, ir nodrošināt iesaistošāku pieredzi videospēlēs bez nepieciešamības spēlētājam valkāt traucējošas papildierīces. Taču šī tehnoloģija varētu nodrošināt arī daudz reālistiskāku telekonferenču pieredzi.
Sistēma arī varētu palīdzēt mediķiem sadarboties pacientu ārstēšanā, turklāt informējot un procesā iesaistot arī pacientus. Ārsti varētu gan redzēt, gan sajust audzēja formu un īpašības, virtuāli apspriest tā ārstēšanu un virtuāli nodemonstrēt pacientam iecerētās ārstēšanas procedūras.
--
Šis raksts ir pārpublicēts no "The Conversation" saskaņā ar "Creative Commons" licenci. Visu rakstu oriģinālvalodā var lasīt vietnē "The Conversation".
Raksta autors ir profesors Ravinders Dahija, elektronikas un nanoinženierijas profesors Glāzgovas Universitātē.
