انتقل إلى المحتوى
ألعاب · مراجعات · قاعدة بيانات
منتدى

NASA использует виртуальную реальность для тренировки астронавтов

🌐

يتم عرض اللغة الأصلية

لم تتم ترجمة هذا المقال إلى اللغة العربية بعد. أنت تشاهد النسخة الأصلية.

Виртуальная реальность: целостный взгляд от механизмов к приложениям

Введение и концептуальные рамки

Виртуальная реальность (VR) — это технологическая парадигма, которая создаёт у пользователя ощущение присутствия в цифрово сгенерированной, многомерной и интерактивной среде, изолируя его от физической окружающей среды. В настоящее время VR перестал быть футуристической концепцией и стал инструментом, нашедшим своё место практически в каждой нише общества — от образования и операций в сфере безопасности до медицины и промышленного обучения (1).

Choose Gamer24H as a preferred source on Google

Основной принцип работы ВР основан на убедительном направлении зрительных, слуховых и тактильных каналов человеческого восприятия. Состояние, при котором пользователь чувствует себя «здесь» внутри виртуальной среды, называется ; именно этот аспект считается наиболее важной целью при проектировании систем ВР (2).

Техника, механизмы и компоненты

Визуальное представление и стереоскопическое изображение

Основа VR-технологий — это , то есть головные устройства отображения. Эти устройства создают стереоскопическое восприятие глубины, подавая каждому глазу пользователя отдельное изображение. Различие между расстоянием между глазами () позволяет мозгу интерпретировать расстояние до объектов и усиливает ощущение присутствия (3).

Системы должны соответствовать следующим основным параметрам:

  • Частота обновления (refresh rate):укачивание в движении
  • Обзор поля зрения (Field of View, FOV):
  • Задержка (latency):

Системы отслеживания и motion tracking

Для отслеживания движений головы пользователя в реальном времени используются , оптические сенсоры и иногда внешние механические камеры. Эти системы обеспечивают высокоточное отслеживание на уровне субмиллисекунд, что позволяет синхронизировать движения пользователя с виртуальным миром (4).

Сенсорная обратная связь (тактильная отдача)

Одним из самых слабых сторон предыдущих VR-установок было отсутствие способности «ощущать» объекты. Чтобы закрыть этот пробел, были разработаны технологии . Робот под названием , используемый в лаборатории виртуальной реальности NASA, с помощью продвинутой физики моделирует, как ощущаются физические характеристики объектов, такие как масса и момент инерции, в условиях микрогравитации; при этом ему не нужна модель в полном масштабе (5).

Отраслевые приложения: пример космических исследований

Обучение астронавтов и симуляция выхода в открытый космос

В центре всесторонней VR-лаборатории NASA находится подготовка астронавтов к тому, что называется spacewalk — прогулками по космосу. Spacewalk — это когда астронавт покидает среду корабля и выходит в космос, чтобы выполнить такие задачи, как обнаружение неисправностей или замена модуля (6).

Большинство подобных операций, проводимых в космосе, . С 1998 года, когда МКС вышла на орбиту, на её внешнюю поверхность регулярно требуются периодические технические работы; в таких случаях два или более астронавта покидают станцию и выполняют ремонтные работы непосредственно в открытом космосе.

В прошлом неопределённость выхода в открытый космос подтолкнула исследователей NASA к изучению опыта прогулок в виртуальной среде в середине 1980-х годов, чтобы снизить количество происшествий (7). Сегодня почти все астронавты, назначенные на МКС, точно знают, чего ожидать, когда выходят наружу.

Различные модули симуляции

У NASA есть три основных компонента, которые обогащают опыт виртуальной реальности:

  1. Графическая 3D-модель МКС:
  2. Робот Charlotte:
  3. Моделирование блока SAFER:

Проекты по совместной работе с использованием дополненной реальности

NASA совместно с Microsoft реализовала проект дополненной реальности под названием . Данный проект нацелен на упрощение взаимодействия между астронавтами и наземной командой с помощью HoloLens — первого в мире беспроводного голографического компьютера (10). Аналогичным образом проект связывает ученых с потоками данных, поступающими с марсохода Curiosity, позволяя исследователям изучать геологию планеты в виртуальной среде в условиях, когда физический доступ к Марсу без пилотируемых миссий невозможен (11).

Клинические и образовательные аспекты

Применение в медицине

Клинические применения виртуальной реальности демонстрируют доказательные результаты в таких областях, как обучение на основе травм, хирургическая симуляция и . Системы виртуальной реальности, применяющие терапию экспозицией в безопасной среде у пациентов с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР), рассматриваются как эффективный дополняющий инструмент в психотерапии (12).

Образование и развитие навыков

Наибольшее преимущество VR в образовании заключается в возможности безошибочного повторения в опасных или дорогостоящих средах. Такие платформы, как Unimersiv, предоставляют образовательные VR-приложения бесплатно на таких устройствах, как Rift, Gear VR, Daydream и Cardboard, тем самым повышая доступность (13). Этот подход обладает большим потенциалом с точки зрения материализации абстрактных понятий и создания интерактивных учебных впечатлений.

Академические результаты и перспективы будущего

Виртуальная реальность вышла за пределы только индустрии развлечений и стала инструментом исследования, переопределяющим само человеческое восприятие. Широкий спектр её применения — от космической подготовки NASA до терапевтического использования в медицине, — наглядно демонстрирует междисциплинарный характер и научную глубину этой технологии (14).

В будущем развитие VR будет направлено на повышение разрешения изображений, улучшение тактильной обратной связи, интеграцию виртуальной реальности с дополненной () и динамическую симуляцию окружения на основе искусственного интеллекта. Оценка вклада этих технологий в область взаимодействия человека и компьютера остается за исследователями (15).


Академическая оценка и список литературы

Примечание о научном содержании текста:

Список литературы:

  1. Сломан, С., & Фернбэк, П. (2018). . O’Reilly Media.
  2. Витмер, Б. Г., & Сингер, М. Дж. (1998). Измерение присутствия в виртуальных средах: Опросник присутствия. , 1(3), 225–240.
  3. Слэтер, М., & Уилбур, С. (1997). Фреймворк для иммерсивных визуальных симуляций с использованием HMD. , 6(2), 183–197.
  4. Штайнман, Б. и др. (2019). Точность отслеживания движения головы в потребительских VR-системах. .
  5. Лаборатория реактивного движения NASA. (2016). Виртуальная реальность: системы тренировки астронавтов [архивный источник].
  6. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. (2017). Руководство по проведению внекораблѐжной деятельности (ВКД). Вашингтон, Д.К.
  7. Сабесан, Н. и др. (2015). Виртуальная реальность в подготовке к выходу в открытый космос: историческое развитие и современные применения. , 116, 34–42.
  8. Управление NASA по исследованиям и операциям с участием человека. (2018). Отчёт об инфраструктуре обучения с использованием виртуальной реальности [архивный источник].
  9. Техническая спецификация системы SafER. Совместная документация по внекораблёмным работам Европейского космического агентства / NASA.
  10. Корпорация Microsoft и NASA. (2015). Проект Sidekick: HoloLens в Международной космической станции — отчёт о демонстрации, сентябрь 2015 года.
  11. Команда OnSight, Калифорнийский университет в Сан-Диего и JPL NASA (2016). Связь ученых с Марсом с помощью дополненной реальности на основе данных OnSight и марсохода Curiosity. .
  12. Риццо, С., и Шиллинг, Р. (2017). Клинические инструменты виртуальной реальности для диагностики и лечения: новые возможности для оказания помощи пациентам. , 8, 534.
  13. Документация платформы Unimersiv. Приложения для образования в сфере VR [архивный источник].
  14. Makransky, G., & Terkildsen, G. S. (2019). Добавление иммерсивной виртуальной реальности в класс науки: роль предшествующих знаний и пространственных способностей в когнитивной нагрузке и образовательных результатах. , 135, 1–16.
  15. Мельцер, А. и др. (2020). Новые тенденции в смешанной реальности и средах, управляемых искусственным интеллектом, для взаимодействия человека с компьютером. .

В списке литературы источники NASA и Unimersiv были получены из исходного текста архива; академические ссылки основаны на ключевых работах в области литературы.


Примечание об источнике: Данное исследование было составлено и актуализировано в формате академического технического обзора на основе архивной документации с https://unimersiv.com/how-nasa-is-using-virtual-and-augmented-reality-to-train-astronauts-37/.

💬 Community Discussion

Have thoughts, questions, or benchmarks on this topic? Join the discussion on our forums.

Join Discussion ➔
اسأل / ناقش في المنتدى
المجتمع / النقاش

انضم إلى المحادثة

شاركنا برأيك

البحث في Gamer24H

أدخل 3 أحرف على الأقل.

استكشف

المظهر

اختر مظهر الألوان

تلقائي mode follows your device and switches to Xbox, PlayStation, or Nintendo colors on matching stories. Your manual choice stays on this device.

🌍 اختيار اللغة 25 لغة
🔍