Концепции современного естествознания - Учебное пособие (Аруцев А.А.)

7.7. "виртуальная реальность"

            Процесс познания человеком мира вышел на новый виток. И этот новый уровень связан с разработкой и реализацией комплексной проблемы "виртуальная реальность" (Virtual Reality), активно развивающейся в университетах и промышленных компаниях США. Японии и Европы.

Важным отличием "виртуального" подхода от предыдущих методов компьютерного моделирования процессов, происходящих в сложных системах, является возможно более полное использование знаний об особенностях поведения человека, о человеческом мозге, о процессах обработки образной информации, о взаимодействии сенсорных каналов (зрительного, слухового, тактильного и прочих), о формировании у нас обобщенного образа мира - ведь мы еще плохо представляем, как именно это происходит.

Разумеется, любое попадание на новый уровень - это результат глубокой проработки и обобщения результатов работы на предыдущих уровнях. Поэтому в проблеме "виртуальной реальности" существенное место занимает то, что довольно давно вошло в компьютерный обиход, - цветная и трехмерная графика, интерактивные системы человеко-машинного общения.

Использование полисенсорной информации и соответствующих обратных связей привело к невиданному прогрессу в разработке аппаратуры (видео-, аудио-, сенсоров-шлемов, специальных перчаток с датчиками) и программных средств (в частности, новых типов баз данных). Все это хозяйство позволяет в реальном масштабе времени создать "эффект присутствия" как в глубине образа, так и на его поверхности, анализировать и отображать полученные знания с различной степенью детализации образа, интенсификации проявления различных его свойств, в различных ракурсах.

Первостепенную роль в разработке проблемы "виртуальной реальности", играют такие особенности "человеческого фактора", знания о которых получаются в результате нейропсихолингвистических исследований. К подобным особенностям относятся, в частности, обработка полисенсорной (иногда еще ее называют полимодальной) информации, адаптивная обратная связь, "взгляд изнутри" на объект, специфика механизмов межполушарной асимметрии мозга.

При изучении процессов восприятия человеком знаний о мире (а мир - это многоуровневая внешняя среда и многообъектная коммуникативная система) больше внимания традиционно уделялось этапам восприятия, формирования и, конечно, их компьютерному представлению. В настоящее же время на передний план выходят проблемы, понимания и интерпретации знаний, полученных по различным сенсорным каналам (имеются в виду цветовые оттенки, шероховатость поверхности, трехмерное полизвучание и тому подобное).

Подход к познанию мира, основанный на "виртуальной реальности", предполагает отображение знаний в "кибернетическое пространство" -(cyberspace) с учетом специфики человека на основе дуальной - "левополушарной" (логико-комбинаторной) и "правополушарной" (целостной, как говорят немцы, "гештальтной") стратегии обработки информации. В соответствии с "левополушарным принципом" реализуются сканирование по экрану, обход образа по контуру и логико-комбинаторная, численно-аналитическая и вероятностная обработки. "Правополушарный принцип" позволяет осуществить целостный охват входного паттерна на основе оценки многосвязности. Поэтому важным фактором в создании систем "виртуальной реальности" является использование нейросетевых моделей.

Еще одной гранью "виртуальной реальности" являются формализованные рассуждения субъекта, основанные на его личностных представлениях о добре и зле, красоте, возможном и недопустимом, отображение этих рассуждений в cyberspace. Подобный формальный аппарат и практически полный комплекс рассуждений уже разработаны Вацлавом Поляком.

В России работы в этой области ведутся рядом коллективов под эгидой секции "Нейроинтеллект" Российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.Попова. Разрабатывается программное обеспечение по интерпретации метафор, интонационных характеристик речи, определению состояния человека на основе мимики, а также детектированию газов из смеси, экологии, биотехнологии. При формировании "виртуальной реальности" должны, видимо, использоваться свойства, присущие живому мозгу, например, такие, как многосвязность и пластичность. Один из подходов поэтому и основан на изучении взаимного влияния этих свойств и характеристик (физических, геометрических, структурно-временных) в искусственных нейронных системах. В конкретной реализации модели, по-видимому, целесообразно использовать нано-технологию.

В США проблематику "виртуальной реальности" разрабатывают и применяют при создании продукции такие известные и мощные фирмы, как Intel, IBM, Apple, Silicon Graphics, Hewlett-Packard, Boeing, DEC, Northrop, Chrysler и новые, специализированные, такие, как VPL Research, SENSEB, Fake Space Labs, SIM-Graphics.

Вот некоторые конкретные приложения "виртуальной реальности" на практике. Фирма "Крайслер" с помощью фирмы IBM, используя трехмерные очки-линзы и сенсорные перчатки, сократила время проектирования очередной модели. Фирма "Боинг" использует подобный подход для обучения рабочих. Фирма "Нортроп" ускорила проектирование двигателя истребителя F-18. С помощью компьютеров Macintosh, фиксируя различные параметры, характеризующие действия спортсменов (положение, скорость, гибкость), уже моделируется в реальном масштабе времени их динамика, что позволяет интенсифицировать возможности спортсменов.

В западной печати Virtual Reality представляется как новая технология, способная усилить возможности человеческого мышления. Поэтому на ее разработку выделяются сотни миллионов долларов.

Проблематика "виртуальной реальности", как никакая другая сфера, тесно связана с результатами нейропсихолингвистических исследований, В этих направлениях российская наука всегда занимала передовые позиции. И.Павлов и А.Ухтомский, И.Бериташвили и Н.Бернштейн, Л.Выготский и Ф.Бассин (список легко можно продолжить) создали отличный фундамент. Математические модели еще в 50-60-х годах начали создавать И.Гельфанд, А.Ляпунов, М.Цетлин, С.Фомин. Это были пионерские работы, результаты которых использовались во всем мире.