Текст 14. Суворов К.А. Системы виртуальной реальности и их применение (выдержки)

В 1950-х кинематографисту Мортону Хейлигу пришла в голову простая, но гениальная в своей простоте мысль — а что если станет возможным воздействовать не только на зрение посетителя кинотеатра, но и на другие, по возможности все, органы чувств? Свою революционную идею он изложил в статье "Кино будущего" ("The Cinema of the Future", 1955) и в книге "Театр опыта" ("Experience Theater"), в которой говорилось о вовлечении в процесс восприятия того, что будет происходить на экране, всех чувств. Не остановившись на литераторстве, он в 1961 г. запатентовал, а в 1962 г. построил воплощение своей идеи, прототип "машины реальности" под названием "Сенсорама". Первый патент на головной дисплей Развитие информационных технологий, особенно основанных на использовании электронной и вычислительной техники, привело к появлению методов и средств, основанных на принципах виртуальности, апофеозом которых являются системы виртуальной реальности. Первые прототипы систем виртуальной реальности создавались применительно к сфере развлечений и нашли ограниченную поддержку среди общества. Но начиная с 80-х годов XX в., после появления мощных вычислительных средств, для таких технологий открылись новые перспективы. Разработки в этом направлении получили финансовую поддержку, в том числе и государственную. С тех пор системы виртуальности нашли самое широкое применение военном деле, торговле, промышленности, медицине, образовании и многих других сферах деятельности человека.

Telesphere Mask, также принадлежит Мортону Хейлигу. "Сенсорама" погружала зрителя в иную реальность с помощью стереоизображения, объемного звучания, ветра, вибрации и запаха. Sensorama представляла собой, как бы сейчас сказали, автоматизированное рабочее место. Человек садился на стульчик, засовывал голову в специальную камеру и совершал виртуальную поездку на мотоцикле по улицам Бруклина. Но мину этой системы в отсутствии интерактивности. Эти виртуальные экскурсии являлись пассивным переживанием. То есть эта система не имела датчиков движения и вычислительного комплекса.

В 1941 г. Немецкий ученый Конрад Цузе создаёт первую вычислительную машину Z3, обладающую всеми свойствами современного компьютера.

1957 год — американской фирмой NCR создан первый компьютер на транзисторах.

В 1967 г. Айвен Сазерленд описал и сконструировал первый шлем, изображение на который генерировалось при помощи компьютера. Шлем Сазерленда позволял изменять изображения соответственно движениям головы (зрительная обратная связь).

В 1968 г. Дугласом Энгельбартом был изобретен первый компьютерный датчик движения — компьютерную мышь.

Первой реализацией виртуальной реальности считается "Кинокарта Аспена" (Aspen Movie Map), созданная в Массачусетском Технологическом Институте в 1977 г. Эта компьютерная программа симулировала прогулку по городу Аспен, штат Колорадо, давая возможность выбрать между разными способами отображения местности. Летний и зимний варианты были основаны на реальных фотографиях.

В середине 1980-х появились системы, в которых пользователь мог манипулировать с трехмерными объектами на экране благодаря их отклику на движения руки. Первой из ник стала перчатка DataGlove, фирмы VPL Researc.

В 1992 г. была сконструирована первая проекционная система САVE. Одна из таких систем называется CAVE (Cave Automatic Virtual Environment). По сути это помещение размером 3х3 м, стены, пол и потолок которого представляют собой экраны из цельного плексигласа. Нижняя плита имеет толщину почти 7 см, что позволяет ей с легкостью выдерживать вес трех исследователей. С помощью цифровых проекторов на экраны передается изображение с разрешением около 100 миллионов пикселей. Чтобы обеспечить нужное качество 3D-изображений без потерь в скорости обработки информации, используются мощные графические процессоры. Движения человека, находящегося в комнате виртуальной реальности, положение рук, ног, головы, даже — глаз, отслеживаются компьютером, который обеспечивает полную интерактивность действия.

14 февраля 1995 г. Фраунгоферским институтом в Германии была запатентована первая система пространственного звучания, основанная на принципе Гюйгенса по названием "Wave field synthesis".

В России исследования систем виртуальной реальности начались после первой российской конференции "Графикон" в 1991 г., на которой стали появляться доклады, посвященные проблемам визуализации. В 1994 г. был создан Институт физико-технической информатики (ИФТИ), основным направлением деятельности которого стала разработка систем визуализации и виртуального окружения для российской космической и атомной промышленности, науки и образования.

На сегодняшний день уже существуют виртуальные анатомические атласы, например, в Национальной библиотеке медицины в США. Эти атласы представляют различные органы и системы среднестатистических мужчины и женщины. Компьютер может воссоздавать не только внешние, но и механические параметры органов.

Принципиальное отличие виртуальной анатомии состоит в том, что наблюдатель может быть помещен в любую точку как во вне, так и внутри организма, а также пропутешествовать вдоль тех или иных каналов и систем. Используя электромагнитные, пневматические и гидравлические системы, возможно моделирование виртуального скальпеля или другого инструмента в виртуальной перчатке. Оказывается, практиковаться на виртуальных трупах куда дешевле, чем на реальных, и более гуманно, чем на подопытных животных.

Оригинальный подход к избавлению от страхов разрабатывается под руководством доктора Ганс Сибург, руководителя лаборатории биологической информатики и теоретической медицины в Калифорнийской медицинской школе. Он использует два метода бихевиориальной терапии в зависимости от сложности и индивидуальности заболевания. В первом случае человек, страдающий страхом, подвергается воздействию последовательности пугающих стимулов — от самого слабого к более сильному, используя при этом релаксацию, транквилизаторы, медитацию. Во втором случае ему требуется вторично пережить воздействие потока действительных фобических стимулов. Облегчение и избавление от страха происходит путем привыкания, адаптации и когнитивной проверки отсутствия опасности. Считается, что бихевиориальная терапия на сегодняшний день является наиболее эффективным психотерапевтическим подходом применительно к фобическим реакциям.

Вопросы к тексту:

1. Каково с вашей точки зрения значение технологий дополненной реальности для медицинского образования? Дополните ваш ответ информацией из предыдущего текста.

2. Как вы считаете, как эти технологии могут использоваться в хирургии?

3. Какова роль этих технологий в лечении психиатрических больных?