Виртуальная реальность

ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ (английский - virtual reality, VR, от virtual - кажущийся) (виртуальное окружение, киберпространство), иллюзия взаимодействия с динамическим объёмным окружением, создаваемая у человека с помощью аппаратно-программных средств, например, компьютерной графики, акустических и тактильных средств предъявления информации и сигналов обратной связи о собственных движениях. Прообразом систем виртуальной реальности были различные тренажёры для авиации и флота, компьютерные игры, «предельный дисплей» (устройство для показа трёхмерной графики) А. Садерленда (1965) и разработки систем искусственного интеллекта. В конце 1960-х годов М. Крюгер (США) ввёл понятие «искусственная реальность», впоследствии заменённое Дж. Ланьером на термин «виртуальная реальность» (1989, США), ставший очень популярным.

В конце 1980-х - начале 1990-х годов наблюдается высокая активность в области создания систем виртуальной реальности и периферийных устройств в виде головных дисплеев (head mounted displays), управляющих перчаток (cyber glove), трекеров (treker) и др. Разрабатываются проекционные системы трёхмерной визуализации на основе технологии CAVE (cave automatic virtual environment, 1992, США). Например, система «виртуальная башня» имитирует движение самолётов в зоне аэропорта. Компьютер обрабатывает радиолокационную информацию и создаёт (с помощью специальных устройств) иллюзию у человека-диспетчера, как будто он находится на вершине 1000-метровой башни и может, дотрагиваясь руками до самолётов, корректировать их движение. Такая модель органична для человека и позволяет диспетчеру отрабатывать принятие решений по регулированию воздушного движения и предотвращению столкновения самолётов.

Самый важный элемент виртуальной реальности - человек с его колоссальными возможностями воображения, сенсорики и моторики. Поэтому одним из основных требований, которому должна удовлетворять электронная рабочая среда, реализующая виртуальную реальность, является обеспечение естественности взаимодействия с пользователем без «неестественных» средств восприятия и воздействия (например, клавиатуры, мыши). Создаются виртуальные костюмы для человека и животных, в которых встроенные датчики передают информацию о движениях пользователя на компьютер, а затем, реализуя принципы обратной связи, - на зрительные, слуховые и тактильные анализаторы человека, тем самым обеспечивается новое качество восприятия и переживания виртуальной реальности. Системы виртуальной реальности находят широкое применение в научных исследованиях (моделирование и проектирование экспериментов), управлении транспортными средствами и производственными процессами, образовании, медицине, индустрии развлечений и др. Создание виртуальной реальности требует высокопроизводительных, быстродействующих ЭВМ с большим объёмом памяти. Процесс разработки и проверки программного обеспечения систем виртуальной реальности очень сложен, и практически невозможно избежать ошибок.

Известно несколько основных разновидностей систем виртуальной реальности. Кроме полностью искусственных моделей среды и объектов, применяется промежуточная форма представления среды, «расширенная реальность» (augmented reality, AR), когда восприятие реального окружения совмещается с элементами искусственного окружения, что даёт возможность воспринимать скрытые характеристики объектов, такие, как внутреннее устройство автомобильного двигателя, точное положение анатомических структур во время эндоскопической операции, детальный рельеф местности в тумане и т. д. Другой разновидностью является «расширенная виртуальность» (augmented virtuality, AV) - искусственное окружение для реальных объектов, используемое, например, для проведения видеоконференций с обсуждением и проверкой характеристик реальных технических изделий (рисунок).

Системы виртуальной реальности разрабатываются при участии специалистов в области информатики, психологии и нейрофизиологии. Эти системы влияют и на психологические исследования, прежде всего, на психологию восприятия и медицинскую психологию (например, в исследованиях восприятия опасных ситуаций и реагирования на них при поездках по виртуальному городу). Наряду с вкладом в методологию эксперимента технология виртуальной реальности служит источником аналогий для теоретических представлений о восприятии человека. Например, при создании виртуальной реальности сначала строится схематическая модель среды, которая затем «облачается» участками различных текстур; предполагают, что восприятие решает обратную задачу перехода от информационно богатого внешнего окружения к обеднённой схематической модели среды.

Широко распространено также расширенное понимание виртуальной реальности, связанное с представлением о множественности реальностей и идеей «путешествия» в иных реальностях, с возникновением «эффекта присутствия» у участников компьютерных игр. В массовой культуре виртуальная реальность понимается как иллюзорная, игрушечная, управляемая извне реальность.

Лит.: Игнатьев М. Б., Кулаков Ф. М., Покровский А. М. Алгоритмы управления роботами-манипуляторами. 2-е изд. Л., 1977; Компьютерные игры / Под редакцией М. Б. Игнатьева. Л., 1988; Бабенко В. С. Очерки истории Общества виртуальной реальности. СПб., 2001; Величковский Б. М. Успехи когнитивных наук: технологии, внимательные к вниманию человека // В мире науки. 2003. №12; Grau О. Virtual art: from illusion to immersion. Camb.; L., 2003; Burdea G. С., Coiffet Ph. Virtual reality technology. Hoboken, 2003; Игнатьев М. Б. и др. Архитектура виртуальных миров. СПб., 2005.