Что такое пространственные вычисления? Базовый объяснитель

Пространственные вычисления — это технология, которая позволяет компьютерам естественным образом сливаться с физическим миром. Apple — не первая компания, осваивающая космос, но она полагает, что это станет следующим большим прорывом в области вычислительной техники. И компания готова сделать на это ставку со своей новой гарнитурой AR/VR Apple Vision Pro. Вот наш учебник по пространственным вычислениям и наши мысли о том, как они изменят то, как мы взаимодействуем с компьютерами.

Как работают пространственные вычисления?

Пространственные вычисления объединяет виртуальный и физический миры бесшовным способом. Вы можете испытать это через гарнитуры, такие как вышеупомянутые Apple Vision Pro, Microsoft HoloLens, Meta Quest Pro и Magic Leap. Эти устройства отображают реальный мир и в то же время встраивают реальные объекты в сцену таким образом, что она кажется трехмерной. Например, вы можете разместить виртуальный предмет мебели в своей гостиной, чтобы посмотреть, как он будет выглядеть, прежде чем купить его; или фабричные рабочие могут накладывать технические руководства на машины, которые они строят.

Эти устройства основаны на нескольких технологиях, позволяющих смешивать цифровой и физический миры. Они используют компьютерное зрение, которое обрабатывает данные с камер и других датчиков и фиксирует визуальную информацию об окружающей среде, включая положение, ориентацию и движение объектов. С слияние датчиков(Открывается в новом окне), они могут объединять данные с нескольких датчиков, таких как камеры и LiDAR, для создания точного и всестороннего представления об окружающей среде. И они используют пространственное картографирование(Открывается в новом окне) для создания 3D-модели окружающей среды, что позволяет более точно размещать и манипулировать цифровым контентом

Гарнитура Apple Vision Pro (Источник: Apple)

Одним из ключевых преимуществ пространственных вычислений является их способность понимать глубину окружающей среды. Это позволяет реалистично и естественно взаимодействовать с виртуальными объектами, потому что их можно размещать и управлять ими так, как это соответствует физическому миру. Например, виртуальный объект можно разместить на столе, передвинуть или спрятать за другими объектами таким образом, чтобы он отражал наши действия в реальном мире.

Устройства пространственных вычислений имеют функции, которые позволяют вам взаимодействовать с виртуальными объектами. Технология отслеживания глаз отслеживает ваш взгляд, а портативные контроллеры и датчики движения позволяют управлять виртуальными объектами. Например, Apple Vision Pro имеет усовершенствованную систему слежения за взглядом и датчики обнаружения жестов рук, которые позволяют вам просто смотреть на предметы, чтобы активировать их, или перемещать их, сжимая пальцы или щелкая запястьем.

Устройства, использующие пространственные вычисления, также могут иметь функции распознавания речи для поддержки голосовых команд. Они особенно полезны в практических условиях, таких как производство, где вы не можете использовать жесты рук или контроллеры. Vision Pro, HoloLens и Magic Leap поддерживают голосовые команды.

Гарнитура Magic Leap 2 (Источник: Magic Leap)

Пространственные вычисления связаны как с дополненной реальностью (AR), так и с виртуальной реальностью (VR). AR означает наложение цифрового контента на реальный мир, как правило, с помощью телефона или смарт-очков. Хотя дополненная реальность может улучшить восприятие окружающей среды пользователем, она не встраивает цифровой контент в трехмерное пространство и не дает ощущения глубины. VR, с другой стороны, создает полностью иммерсивную цифровую среду, которая заменяет физическое окружение пользователя. А смешанная реальность (MR) использует смесь AR и VR.

Как мы можем использовать пространственные вычисления?

(Источник: Today Digital 2023)

Пространственные вычисления могут произвести революцию в различных отраслях, создавая возможности и приложения, которые ранее были невозможны. Вот некоторые области, в которых применимы пространственные вычисления.

Игры и развлечения

Пространственные вычисления создают захватывающие игровые и развлекательные возможности, которые позволяют вам взаимодействовать с виртуальными объектами и персонажами естественным и интуитивно понятным способом. Например, вместо клавиатуры или джойстика вы можете использовать жесты рук или взгляд для управления аватарами и объектами в игре. Пространственные вычисления также позволяют по-новому воспринимать события реального мира. С Apple Vision Pro вы можете смотреть игру NBA, которая позволит вам почувствовать себя сидящим на корте. Он также может записывать воспоминания в пространственном формате, которые вы позже переживете в 3D.

Образование и обучение

Пространственные вычисления могут обеспечить увлекательный и интерактивный опыт обучения, который способствует сохранению знаний и приобретению навыков. Например, студенты-медики могут использовать пространственные вычисления для отработки хирургических процедур в виртуальной среде, которая имитирует условия реального мира. В науке и технике учащиеся могут использовать пространственные вычисления для создания и тестирования виртуальных прототипов машин или проведения экспериментов.

Архитектура и дизайн

Пространственные вычисления позволяют архитекторам создавать, визуализировать и изменять проекты в реальном мире без необходимости использования физических прототипов. Это может сэкономить время и деньги, а также обеспечить более итеративный процесс проектирования. Дизайнеры также могут использовать пространственные вычисления для создания виртуальных прототипов продуктов и проверки их функциональности и эргономики в различных физических условиях.

Рекомендовано нашими редакторами

Здравоохранение

Пространственные вычисления могут предоставить новые способы диагностики, лечения и наблюдения за пациентами. Например, врачи могут использовать пространственные вычисления для наложения виртуальных экранов и диагностической информации на реальный мир, помогая им принимать более обоснованные решения. Или врач может просматривать медицинские изображения пациента через гарнитуру, пока он оперирует этого пациента. Пространственные вычисления также могут помочь пациентам с физическими или когнитивными нарушениями восстановить свою независимость, предоставляя им виртуальных помощников или реабилитационные упражнения, адаптированные к их потребностям.

В дополнение к этим областям пространственные вычисления могут найти применение в таких областях, как розничная торговля, производство и транспорт. Например, производители могут использовать пространственные вычисления, чтобы дополнить сборочные линии полезными виртуальными объектами и информацией для оптимизации производственных процессов.

Будущее пространственных вычислений

Несмотря на свою привлекательность, пространственные вычисления до сих пор имели неоднозначный успех. Одной из самых больших проблем, с которыми сталкивается эта область, является стоимость оборудования. Лучшие пространственные вычислительные устройства стоят тысячи долларов и доступны не всем. Вот почему им еще предстоит пробиться в потребительской сфере и добиться ограниченного успеха в нишевых корпоративных приложениях, где повышение производительности оправдывает затраты.

Кроме того, основными проблемами были вес гарнитур, низкое разрешение и отсутствие комфорта, поскольку они могут вызывать усталость и укачивание при длительном использовании. Срок службы батареи также является ограничивающим фактором: батареи большинства устройств работают всего несколько часов и требуют частой зарядки. Но компании добиваются прогресса во многих из этих областей. И, как показали другие отрасли, стоимость датчиков, дисплеев и оборудования будет постепенно снижаться по мере развития отрасли и повышения ее конкурентоспособности.

(Кредит: Apple)

До сих пор не принято решение о том, будет ли выход Apple на рынок пространственных вычислений провалом или определяющим моментом для пространственных вычислений. Но у Apple есть история установления стандартов: достаточно вспомнить мышь, графический интерфейс пользователя, iPod и iPhone. Несмотря на то, что пока это чрезвычайно дорого, Vision Pro может вызвать импульс, который приведет к новым и инновационным приложениям и устройствам для пространственных вычислений.