На заре новой эры. Автобиография отца виртуальной реальности

В экспериментах с гаптикой 1970-х годов участвовали огромные и страшные роботизированные руки, которые можно было запрограммировать так, чтобы они повторяли действия в виртуальном мире. Фред Брукс работал с этими здоровенными железяками в Чапел-Хилл. Их часто крепили к потолку, как и первые шлемы Айвена.

Роботизированная рука активна; она может создавать впечатление прикосновения к виртуальному объекту. Вы двигаете рукой, рука перемещает курсор, виртуальный инструмент или руку аватара. Когда такое виртуальное продолжение вашей руки встречает препятствие, например поверхность виртуального стола, робот отказывается двигаться сквозь нее. Вы чувствуете, что столкнулись с поверхностью, потому что вам диктуют это настоящие ощущения, а не синестезия. Ваш мозг связывает воедино гаптический сигнал робота с изображением стола в компьютерной графике, и, пока вы не проявите настойчивость, вы будете ощущать физическое прикосновение к столу.

Двадцать четвертое определение VR: кибернетическая конструкция, измеряющая исследовательский аспект человеческого восприятия, чтобы его нейтрализовать.

Если гаптическое устройство функционирует нормально, то при попытке толкнуть виртуальный пуфик вы почувствуете мягкую упругость, а не твердую устойчивость стола. Точно так же, если вы поднимете виртуальную тяжесть, роботизированная рука может потянуть вниз вашу настоящую руку, имитируя гравитацию.

Это называется «силовая обратная связь», и рассказать о ней проще, чем использовать. Всегда огромной проблемой было уменьшить время ожидания и повысить точность – так же как со зрением в виртуальной реальности. Но это было лишь началом всех трудностей. Еще нужно выяснить, как закрепить роботизированную руку, а затем следует самое важное: эта конструкция никаким образом не должна причинить вам вреда, даже если она по-дурацки запрограммирована.

Восприятие силовой обратной связи интересно тем, что в нем задействовано все тело. Если надавить на поверхность стола, реального или виртуального, его прочувствует все ваше тело. Если вы стоите, то весь ваш скелет приспосабливается к необходимости справляться с реальностью, в которой стол сопротивляется вашему воздействию. Если вы сидите, приспосабливаются ваша рука и спина. Вы чувствуете положение вашего тела и напряжение, которое на него воздействует – эта часть гаптических ощущений называется проприорецепцией, – а также тактильные ощущения, исходящие из той области, которой вы давите на стол.

Силовая обратная связь – одно из узких направлений виртуальной реальности, которое пользуется коммерческим успехом по всему миру вот уже много лет. Поскольку эта книга рассказывает о личном опыте, а не описывает историю развития этой области науки, я не стану упоминать всех исследователей силовой обратной связи, а расскажу о том, кто симпатичен мне больше всех остальных. Кен Сейлсбери из Стэнфорда. Одно из устройств, в изобретении которого он участвовал, Phantom, многие годы являлось основным компонентом систем виртуальной реальности. Это замечательная дружественная компьютеру роботизированная рука, с помощью которой можно управлять виртуальным инструментом.

Устройства силовой обратной связи, о которых я рассказываю на страницах этой книги, широко применяются в медицине. С их помощью можно представить себе, что вместо ручки вы держите, например, скальпель. Что, собственно, и происходит в хирургических симуляторах.

Однажды хирург позволил мне выполнить часть лазерной процедуры на моей же сетчатке; я помогал проектировать инструментарий. Разумеется, этот врач нарушил правила, так что имени его я не называю.

Какими бы замечательными ни были устройства силовой обратной связи, у них есть свои ограничения. Начнем с того, что они жестко закреплены, и из-за этого в них сложно двигаться. В голову сразу приходит вариант снабдить функцией силовой обратной связи роботов, которые всегда смогут развернуться и поспеть за движениями вашей руки. Или сделать подвижным пол, чтобы робот оставался на месте, а двигались вы. Мы испробовали оба этих варианта. Оба они сложные.

И Кен, и я, и еще несколько исследовательских групп, в том числе и Генри Фукс, называли это «стратегия дворецкого».

И еще немного подробностей о том, как должна была работать стратегия: представьте, что вы в виртуальном мире и хотите хлопнуть ладонью по крышке виртуального стола. Теперь предположим, что рядом суетится внимательный робот. (Вы, конечно же, не видите робота, потому что смотрите на виртуальный мир, созданный компьютером.) Робот держит в руке поднос, как дворецкий. Как только ваша рука начинает резко опускаться вниз, робот просчитывает, что вы должны ударить по виртуальной столешнице, кидается вниз и вовремя подставляет вам под руку физический поднос на уровне крышки виртуального стола, создав для вас иллюзию того, что стол реален.