поражены нашей собственной ограниченностью, нам становится страшно из-за
того, что мы нарушаем некие таинственные запреты. Эти приключения требуют
от нас отбросить все культурные предрассудки и принять чуждые нам условия и
обычаи. Данная книга представляет собой ряд очерков, которые не просто
описывают технические тонкости развивающейся технологии, но стремятся
обрисовать социальный, политический и деловой контекст этой новой сферы
знаний.
Наша терра инкогнита называется киберпространством. Самому понятию, самому
слову меньше десяти лет. Его впервые описал в 1985 г. Уильям Гибсон в
научно-фантастическом романе "Neuromancer" как единую, согласованную
галлюцинацию миллиардов людей. Он написал о сверкающем мире, создавшем
новую вселенную электронной медиации, где факты воспринимаются в своем
физическом проявлении - не только слышатся и видятся, но и чувствуются.
Однако сама идея киберпространства не нова. В этом направлении уже работали
такие первооткрыватели, как Морзе, Эдисон и Маркони.
Обычно киберпространство воспринимается через окно или экран. Теперь,
благодаря технологиям виртуальной реальности, становится возможным
превратить этот двухмерный взгляд в прямое трехмерное управление
реальностью. Некоторым людям эта идея кажется восхитительной, остальных
одолевают страх и опасения. Киберпространство - это сфера информации,
полученной посредством электроники. В настоящее время мы окружены океаном
фактов. Их можно воспринимать не только как числовые ряды, но и как текст,
образы, голос, музыку.
На протяжении человеческой истории альтернативные и искусственные
реальности имели много форм, и некоторые из них описываются в этой книге,
но, говоря о виртуальной реальности, мы имеем в виду графическое
представление киберпространства. Идея виртуального мира не нова. Она
содержится уже в использовании объектно-ориентированного программирования,
манипулятора "мышь" для создания изображений, графическом интерфейсе
пользователя или компьютерных тренажерах для "безболезненного" испытания
новых устройств. Мысль об использовании виртуальных объектов или
графических представлений вместо реального мира делает взаимодействие
"человек - компьютер" более дружественным и доступным нам. Наиболее
известным примером такого рода (имеющим корни в докомпьютерной технологии)
является имитация полета. Корень концепции - в способности компьютеров
изменять функцию через изменение программы. Эта гибкость и дает компьютерам
их силу. Идея виртуальной реальности в том, что эти интерфейсы должны быть
не просто представлением, но замещением во всех смыслах; пользователь
должен не просто дергать "мышь" или другое средство контроля, но
поворачивать виртуальную ручку так же, как и реальную. Это не только
подразумевает использование зрения и, возможно, слуха, но и затрагивает
чувственное восприятие в процессе обратной связи. Более того, пользователь
виртуального мира должен быть готов брать и передвигать объекты,
существующие внутри этого мира, а также перемещать внутри киберпространства
свое тело или его части.
Вы смотрите на головной дисплей: на нем - два слегка различных изображения
одного объекта. Ваш мозг соединяет эти образы в единое трехмерное
представление. Когда вы поворачиваете голову, образ меняется так же, как
это было бы в реальном мире. Если вы хотите внутри этого виртуального
пространства сдвинуть или изменить объект, вам надо использовать входное
устройство. Традиционные входные устройства, вроде джойстиков, клавиатуры и
"мышей", заменены перчаткой, рецепторы которой реагируют не только на
положение, но на форму и изгибы вашей руки. Вы смотрите на отображение
руки, двигаете собственной рукой и осознаете, что на самом деле - это один
и тот же объект. У перчатки и головного дисплея есть следящие устройства,
которые наблюдают за вашими движениями и передают информацию мощному
компьютеру, являющемуся хозяином виртуального пространства. Вы с трудом
ориентируетесь в этом странном новом мире, состоящем из ярких
многоугольников. Сделав несколько жестов рукой, вы можете просто пролететь
его насквозь. По мере того, как вы овладеваете параметрами новой
реальности, к вам приходит огромное воодушевление.
По некоторым данным, термин "виртуальная реальность" был придуман в
Массачусетском Технологическом Институте в конце 1970-х годов, чтобы
выразить идею присутствия человека в компьютерно создаваемом пространстве:
идея интерактивности уже была в фокусе многих экспериментов в МТИ. Затем
она перешла в Лаборатории Атари, где в начале 1980-х работали многие
выпускники МТИ, а дальше получила распространение в индустрии компьютерных
игр.
Однако для того, чтобы испытать виртуальную реальность, вовсе не
обязательно просовывать свою голову в киберпространство. Существует иная ее
форма - окно. Виртуальная реальность Desctop использует оконный блок
монитора или видеоэкрана. В кабинетной виртуальной реальности используются
те же технологии, что и на тренажерах военных летчиков. Это позволяет
привлекать большие группы людей.
Телеприсутствие, которое может быть освоено любой из вышеназванных методик,
можно разделить на отдаленное присутствие, когда виртуальная реальность
используется для управления таким оборудованием, как роботы в реальном
мире, и телеобщение, когда пользователь так или иначе представлен в
виртуальной реальности и может взаимодействовать с искусственными агентами
или личностями.
Игровая легкость в обращении с компьютерами порождает эффект, именуемый
"флоу" (поток, течение). Это - чувство единства с машиной, заставляющее
людей работать с ней целыми днями. Оно свойственно, конечно, не только тем,
кто работает на компьютерах, но и работающим на гоночных машинах, военных
самолетах и т.п. Когда пользователь преодолевает барьер обучения, тогда то,
что было трудным и отнимало массу времени, становится настолько приятным и
простым в обращении, что становится второй натурой. Для виртуальной же
реальности предел стремлений - сделать пользователей одним целым с машиной,
помещая их внутри нее, т.е. заменяя мир реальный миром виртуальным. Это
проще, чем кажется.
Первый инструмент проникновения в виртуальную реальность дан нам от
рождения - это мозг и его сенсорные рецепторы. Главным средством нашего
восприятия является визуальная система. Остальные чувства помогают обрести
нашему взгляду на мир полноту. У нас семь основных чувств: зрение, слух,
осязание, обоняние, вкус, равновесие и ориентация. На наше восприятие
влияют пересечения этих чувств, как, например, чувство движения (жеста),
различающееся не только глазами, но и самим телом. Мозг интегрирует все
получаемые им сигналы ото всех рецепторов и сопоставляет новые данные с
теми, что уже имеются в нашей памяти. Одна из основных проблем в освоении
виртуальной реальности состоит в том, чтобы эти частично совпадающие
(перекрывающиеся) данные были удовлетворительны в информационном отношении.
Диссонанс восприятия, когда сигналы разноречивы, может вызвать
дезориентацию, растерянность и даже болезнь. Визуальные сигналы вовсе не
обязательно обусловлены стереоскопическим видением. Линии перспективы, тени
световых бликов, освещения и фактуры могут придать двумерной графике
трехмерный вид.
Современная технология виртуальной реальности - это ответвление
компьютерной графики, повлиявшей на все - от составления карт до
телерекламы. Компьютерная графика открывает широчайшие возможности для
манипуляции трехмерными образами, но при этом требует огромных затрат
энергии. Том Фернес из Лаборатории Человеческого интерфейса технологии в
Университете штата Вашингтон в Сиетле оценивает энергетические затраты на
создание полной интерактивной среды виртуальной реальности в один гигабайт
в секунду на терминал. Обычно для обеспечения работы одного головного
дисплея требуется два отдельных терминала. Новое поколение терминалов, в
котором используются параллельные процессы, может справиться с задачей при
помощи всего одной машины. Требуемая ширина полосы для пропускания всех
этих данных через сеть равна той, что необходима для более чем четырехсот
одновременных телефонных разговоров. Создание компьютерной графики не
похоже на создание реальных образов средствами фотографии или даже
видеокамеры. В нем выделяются три части: вход, создание образа и дисплей.
Такая графика начинается с занесения данных - с помощью клавиатуры,
цифрового преобразования видеоинформации, оптического просмотра образа,
создания на цифровом планшете рисунка с помощью светового пера или даже
подключения сенсоров к движущимся объектам и записи их движений и
положений. Для этого может быть использован любой прибор, собирающий
информацию, - от электронного микроскопа до шпионского спутника.
Компьютерные изобразительные программы создают образы так же, как художник
создает образ на мольберте. Линии и тени в изображении могут изменяться.
Они могут быть закодированы как часть изображения или вызваны из памяти
компьютера. Освещение картины может быть изменено сменой направленности,
интенсивности и отсветов каждого источника света. Будучи записанной в
цифровой форме, эта информация подвержена самым разнообразным манипуляциям,
имеющим ограничения только в нашем воображении. Когда изображение
обработано, оно также может быть представлено разными способами: в виде
отдельных копий, фильма, мультипликационного или видеофильма и т.п.
В этих изображениях заключена необработанная трехмерная география данной
виртуальной реальности. Именно здесь в силу ограничений в мощности
компьютера возникает необходимость компромисса между полнотой изображения и
частотой кадра. "Awire-frame"-графика может обновляться 30 раз в секунду,
создавая контур для мультипликации. При создании высокодетального
изображения для каждого из них требуются часы. Чтобы справиться с этим
препятствием, некоторые исследователи понижают частоту кадра и используют
большие многоугольные модели, включая движущиеся трехмерные образы в
виртуальный мир. Другое возможное решение лежит на путях использования
цифрового видео.
Современная технология виртуальной реальности начинается с попытки
соединить визуальное восприятие с восприятием движения и звука. Ее
первоначальное применение предшествует изобретению компьютера. Имеется в
виду, конечно, летный тренажер, в исходной модели которого использовались
движущаяся картинка и пневматические передачи, подобные органным трубам. В
настоящее время виртуальная реальность отождествляется с более глубоким
подходом, чреватым многими препятствиями. Требуются, как минимум, головной
дисплей и перчаточное устройство (или другие средства управления
виртуальными объектами). Полное погружение требует от пользователя надеть
сенсорный костюм, передающий данные о движениях в компьютер. Головной
дисплей - это два очень маленьких видеомонитора, установленных так, что
каждый из них находится перед соответствующим глазом; на него смотрят через
специальные широкоугольные линзы. Размещение этих устройств в маске или
шлеме таково, что глаза могут принимать изображение, которое мозг
идентифицирует как трехмерное. Некоторые дисплеи снабжены наушниками,
создающими звуковую среду. Ранние головные дисплеи были тяжелыми и
неуклюжими, более поздним стремятся придать форму легкого шлема, создающего
уникальный эффект присутствия в виртуальном пространстве, однако нередко
это приводит к обратным результатам. Другие методы, как, например,
специальные электронные очки, скорость изображения в которых сопоставима с
видеодисплеями, позволяют пользователям работать в реальной среде,
одновременно обращаясь к изображениям в среде виртуальной. Поиск более
тесного взаимодействия с виртуальными объектами толкает на поиски средств
управления ими. Создание перчаточного устройства представляет собой резкий
выход за пределы привычных джойстиков, "мышей" и т.д. Оно дает пользователю
возможность буквально проникать в киберпространство и изменять его.
Перчатка может оценивать положение и изгиб каждого пальца. Это
