Настоящая виртуальная реальность
Фото: Виктор Молодцов
Еще пару десятилетий назад погружение в мир виртуальной реальности казалось фантастикой. Но техника на месте не стоит, и сегодня люди пользуются возможностями технологий VR/AR практически ежедневно, от игр в смартфоне до использования очков виртуальной реальности.
Подобно большинству информационных технологий, дополненная и виртуальная реальность зародилась в недрах военно-промышленного комплекса. Спустя полвека после первых приложений технологии VR/AR постепенно становятся частью повседневной подготовки военных. Об истории вопроса и о том, как сегодня используется виртуальная и дополненная реальность в Вооруженных силах России, читайте в нашем материале.
Выйти за границы реального
Для начала определимся с понятиями, которые необходимо различать при обращении к теме. Виртуальная реальность (VR, virtual reality) – это полностью искусственный мир, созданный с помощью компьютерных технологий. Дополненная реальность (AR, augmented reality) – это технология объединения реального и виртуального мира, когда элементы виртуальной реальности накладываются на объекты реального мира. Кроме того, существует смешанная реальность (MR, mixed reality), в которой возможны различные комбинации реального мира, AR и VR.
По мнению экспертов, дополненная и виртуальная реальность станут одними из ключевых технологий четвертой промышленной революции, на пороге которой находится сейчас наша цивилизация. И эти технологии уже шаг за шагом все плотнее входят в нашу жизнь. Давайте коротко разберемся, как они работают и откуда возникли.
Примерно 70% воспринимаемой нами информации мы получаем через зрение. При этом, как доказали научные эксперименты, наш мозг фактически не может отличить виртуальные элементы от реальных − реакция человека на качественно созданные виртуальные события аналогична реакции на события реальные. На этих знаниях основано воздействие виртуальной реальности, технические возможности для воплощения которой появились во второй половине XX века.
Кино, игры и... оружие
Если для виртуальной реальности нужны были сложные электротехнические устройства, то прообразы дополненной реальности существовали довольно давно. Первым применением AR можно, пусть и с натяжкой, назвать коллиматорные оптические прицелы, известные еще с 1900-х годов, в которых видимая цель соединяется с прицельной маркой. Следующим шагом стало развитие авиационных тренажеров, где имитировались элементы машины и окружающей пилотов обстановки.
Параллельно с военными к идее виртуальной реальности подступались те, кто профессионально умел погружать человека в выдуманный мир, – представители индустрии развлечений, создатели кино и игр. В 1957 году в США Мортон Хейлиг создает первый виртуальный симулятор «Сенсорама», позволявший проехаться на мотоцикле по улицам виртуального Бруклина. В 1968 году появился первый шлем виртуальной реальности Айвана Сазерленда, изображение в котором менялось с поворотом головы. В следующем году Томом Фернессом для летчиков ВВС США были созданы первые визуальные системы, на которые выводилась информация о полете, однако распространение подобные устройства получили только в конце 1980-х.
Стоит отметить, что первые устройства для VR были несовершенны и часто вызывали у пользователей побочные эффекты в виде головокружения или тошноты, а себестоимость их была очень высока. Сегодня VR- и AR-технологии помогают военным проектировать и производить технику, обучают взаимодействию со сложными устройствами, ремонту и обслуживанию. С их помощью создается виртуальная среда для подготовки и тренировок, которые в реальности сопряжены с высоким риском.
Всевидящий шлем
Современный мировой рынок VR и AR для военного применения исчисляется миллиардами долларов. В 2018 году индустрия шагнула на новый уровень, когда Министерство обороны США и компания Microsoft заключили беспрецедентный договор на поставку 100 тыс. шлемов виртуальной реальности стоимостью 480 млн долларов.
В авиации шлемы с дополненной реальностью используются уже несколько десятков лет. Прообразом этой технологии послужили индикаторы, выводившие важную информацию о полете прямо на лобовое стекло. Первым самолетом с индикатором лобового стекла в Советском Союзе стал истребитель МиГ-27К, выпускавшийся в 1970-е годы. Затем появилась нашлемная система целеуказания, которой впервые были оборудованы истребители МиГ-29 и Су-27.
Позже все важные функции были объединены в НСЦИ − нашлемную систему целеуказания и индикации, которая сегодня получает распространение в авиации. Данные с приборов и видеокамер накладываются на очки – пилот видит информацию о машине, о ходе полета, может видеть обстановку со всех сторон самолета и эффективно наводить орудия на цель в любое время суток. В американском истребителе пятого поколения F-35 Lightning II применяется шлем HMDS (Helmet Mounted Display System), британцы разработали цифровой нашлемный дисплей Striker II, аналогичная система для российского Су-57 сейчас проходит испытания в Объединенной авиастроительной корпорации Ростеха.
Реальная польза виртуальных тренировок
За последние годы технология виртуальной реальности достигла уровня, пригодного для использования в процессе подготовки пилотов воздушных средств. Основной проблемой, по мнению экспертов, является отсутствие адекватных средств имитации тактильных ощущений пилота при взаимодействии с кабиной. Существуют наработки по применению смешанной реальности для обучения, например шлем Varjo MR HMD, в котором виртуальное изображение внекабинной обстановки накладывается на элементы реальной кабины.
Фото: Марина Лысцева / Пресс-служба ОАК
Центр научно-технических услуг «Динамика» (входит в холдинг «Технодинамика» Ростеха) − разработчик тренажеров для большинства российских самолетов и вертолетов − внедряет виртуальную реальность в обучающие процессы уже несколько лет.
Симуляторы с применением VR-технологий разрабатываются ЦНТУ «Динамика» совместно с дочерней компанией «Константа-Дизайн» − разработчиком специального программного обеспечения. На авиакосмическом салоне МАКС-2021 компания «Сухой» в кооперации с ООО «Константа-Дизайн» представила стенд с виртуальными симуляторами полетов на истребителях Су-35 и Су-57, который пользовался большой популярностью у посетителей.
Для подготовки парашютистов «Динамикой» создан учебно-тренировочный комплекс воздушно-десантной подготовки, включающий VR-очки. За детальную картинку окружающей среды отвечает система визуализации «Зарница», а специальные эффекты позволяют парашютисту визуально определять скорость и направление ветра, видимость рельефа и объектов в различных условиях.
Видео: Минобороны
Рязанский радиозавод, входящий в холдинг «Росэлектроника», создал VR-очки, которые применяются для подготовки и тренировок связистов. С помощью устройства бойцы отрабатывают навыки работы в радиосетях. В основе разработки – российское ПО. В состав комплекса входят очки виртуальной реальности, датчики движения для рук и ног, а также компьютер, помещенный в специальный рюкзак для свободного перемещения курсанта в пространстве.
Летом 2021 года Рязанский радиозавод стал резидентом военного инновационного технополиса «ЭРА». В новом статусе предприятие Ростеха реализует проект «Аватар» на основе технологии гибридной реальности, который будет использоваться для обеспечения контроля и оценки действий военнослужащих и изменения состояния объектов военной техники. Также комплекс может применяться при проведении занятий по боевому слаживанию подразделений, одиночной и групповой подготовке военнослужащих.
Фото: «Росэлектроника»
Объединенная авиастроительная корпорация также разрабатывает VR-тренажеры, которые будут использоваться для подготовки авиационных техников. В первую очередь комплекс предназначен для отработки процессов обслуживания самолетов пятого поколения Су-57 и поколения 4++ – Су-35, то есть самых сложных и высокотехнологичных боевых самолетов на данный момент. Новый тренажер позволит упростить и ускорить обучение техников, подготовив их к работе с реальными машинами.
Стремительное развитие VR/AR способствует активному продвижению технологий виртуальной и дополненной реальности в разработке технических средств обучения Вооруженных сил РФ. Эти технологии позволяют не только значительно сократить расходы на процесс обучения, но и повысить его качество. Следующий этап – это объединение в одну систему различных тренажеров и устройств виртуальной и дополненной реальности для проведения масштабных тренировок и учений, объединяющих разные рода войск.