Ucieczka z realu

Pamiętasz, jak pod koniec lat 90. głośno było o wirtualnej rzeczywistości? W telewizji i gazetach można było zobaczyć dziwnie zachowujących się facetów w ogromnych goglach na twarzy, którzy ponoć poruszali się po komputerowym świecie. Sprawa nieco ucichła, gdy okazało się, że gogle są niewygodne, poruszając się w nich, można sobie rozbić głowę o ścianę, a poza tym nie wiadomo, do czego właściwie ta cała wirtualna rzeczywistość mogłaby się przydać. Niby miała zainteresować graczy, ale generowanym przez ówczesne komputery trójwymiarowym obrazom daleko było do doskonałości.

I choć od tego czasu opinia publiczna spotyka się z wirtualną rzeczywistością głównie w filmach science fiction, naukowcy nie zniechęcili się do tego pomysłu. I oto dziś, po kilku latach, wirtualna rzeczywistość powraca - prawdziwsza, wygodniejsza i naprawdę potrzebna.

Do czego?

Jednym z najbardziej zaskakujących zastosowań komputerowych światów okazało się leczenie ludzi. A wszystko zaczęło się od terapii lęku przed pająkami.

Boi się ich nadspodziewanie wiele osób. Większość radzi sobie z problemem, po prostu unikając kontaktu z tymi stworzeniami. Prawdziwe kłopoty pojawiają się, gdy arachnofobia zaczyna przeszkadzać w życiu. Hunter G. Hoffman opisywał w magazynie "Scientific American" przypadek pacjentki, która nie była w stanie wsiąść do samochodu, nie okadziwszy go uprzednio dymem i nie spryskawszy pestycydami. Kładąc się spać, musiała dokładnie przeszukać sypialnię i zakleić okna taśmą - wszystko z obawy przez wyimaginowanymi pająkami. W końcu w ogóle przestała wychodzić z domu.

W przypadkach takich jak ten najskuteczniejszą metodą leczenia jest tak zwana terapia ekspozycyjna. Pacjent w kontrolowanych warunkach oswaja się powoli z prawdziwymi pająkami, świadomie opanowując lęk. Jednak wielu chorych nie chce nawet słyszeć o takich sposobach. Właśnie dla nich powstał program SpiderWorld. Pacjent wkłada hełm z goglami zapewniający trójwymiarowy obraz i przestrzenny dźwięk. Przenosi się do wirtualnej kuchni, w której można otwierać szafki i przesuwać rozmaite przedmioty. W takiej scenerii umieszczono wirtualną tarantulę.

Podczas pierwszej sesji zadanie jest proste - trzeba się zbliżyć do pająka tak blisko, jak to tylko możliwe. Potem nadchodzi czas na pierwsze prawdziwe wyzwanie. Pacjent zakłada rękawicę, która pozwala komputerowi śledzić położenie ręki, i musi dotknąć włochatego pająka. Gdy tylko to zrobi, zwierzę ucieka o kilkanaście centymetrów, robiąc przy tym mnóstwo hałasu. Kolejne zadania są coraz trudniejsze - oto z trzymanego w ręku wazonu wyłazi kolejna tarantula, wywijając przy tym paskudnie nogami, a w słuchawkach brzmi słynny, mrożący krew w żyłach fragment muzyki z filmu "Psychoza". Zwieńczeniem terapii jest połączenie wirtualnej rzeczywistości z doznaniami dotykowymi - po wyciągnięciu ręki pacjent trafia na włochatego pająka zabawkę. Wszystko to, choć może wygląda dosyć naiwnie, przynosi zadziwiające efekty. Już po kilku sesjach trwających w sumie 10 godzin pacjentka bez problemu znosiła wędrującą po jej ręce prawdziwą tarantulę.

Podobne metody z powodzeniem stosowano do leczenia lęku wysokości, obawy przed lataniem samolotem czy publicznymi wystąpieniami, a nawet w terapii zespołu szoku pourazowego, który przeżywają na przykład ofiary ataków terrorystycznych.

W tworzeniu terapeutycznych programów wyspecjalizowała się firma Virtually Better. W swojej ofercie ma między innymi komputerowo wygenerowane wieżowce służące do leczenia lęku wysokości, wirtualny Wietnam dla weteranów wojny czy symulator pogody dla bojących się burzy.

To jednak nie wszystkie zastosowania wirtualnego świata. Wizyta w nim może pomagać nie tylko psychice, ale także ciału. Przekonano się o tym w klinice leczenia oparzeń Harboview Burn Center w Seattle. Ból, jaki cierpią pacjenci leczeni po poważnych oparzeniach ciała, należy do najsilniejszych spośród znanych nauce. Kiepsko sprawdzają się w jego przypadku nawet najsilniejsze środki przeciwbólowe, takie jak morfina. Na dodatek na największe cierpienia człowiek jest narażony wcale nie bezpośrednio po wypadku, ale później, w trakcie leczenia, gdy konieczne jest częste zmienianie opatrunków i usuwanie martwej tkanki.

Właśnie dla takich pacjentów powstał kolejny wirtualny świat - SnowWorld. To rodzaj gry komputerowej przedstawiającej zamarznięte koryto rzeki, wzdłuż którego stoją bałwanki czy igloo. Lecąc nad lodowym krajobrazem, można w nie rzucać śnieżkami i obserwować, jak zamieniają się w chmurę śniegu.

Do tego świata wchodzili chorzy po poważnych oparzeniach ciała, podczas gdy lekarze zajmowali się zmianą ich opatrunków. Okazało się, że lodowata rzeczywistość tak skutecznie odciąga uwagę, że chory niemal zapomina o bólu. Fakt, że nie są to tylko złudzenia, potwierdzają badania aktywności mózgu - zaobserwowano, że podczas przebywania w śnieżnym świecie rejony odpowiedzialne za odczuwanie bólu były znacznie mniej aktywne. Ale by osiągnąć taki skutek, nie wystarczy puścić pacjentom filmu nakręconego w zimie - tak niezwykłe efekty uzyskuje się tylko wtedy, gdy złudzenie jest naprawdę doskonałe i angażuje zarówno wzrok, jak i słuch.

Zachęceni wynikami naukowcy przygotowali też kilka wirtualnych światów dla ludzi pracujących w szczególnie niebezpiecznych warunkach, których nie da się odtworzyć w czasie szkolenia za pomocą standardowych metod.

Na przykład część treningu astronautów w NASA opiera się na wykonywaniu złożonych operacji w generowanej przez komputer rzeczywistości. W ten sposób można przygotować ludzi do wykonania naprawy modułów stacji kosmicznej czy teleskopu podczas wyjścia w przestrzeń kosmiczną. Obserwując trójwymiarowy obraz, astronauci uczą się położenia poszczególnych elementów i mogą przyzwyczaić do niezwykłego zachowania narzędzi w warunkach nieważkości.

Badacze z Georgia Institute of Technology opracowali też specjalny program służący szkoleniu strażaków. Dzięki niemu dowódcy kierujący kilkuosobowymi zespołami mogą się nauczyć właściwego reagowania w zaskakujących warunkach - na przykład gdy droga powrotu zostaje odcięta lub gdy następuje całkowita utrata widoczności.

O tym, że wirtualna rzeczywistość przestała być tylko ciekawostką, świadczy zainteresowanie nią przemysłu. W tym roku w powietrze wzniósł się pierwszy samolot zaprojektowany całkowicie w przestrzeni wirtualnej.

Oczywiście już od lat komputery wykorzystywane są na różnych etapach projektowania i produkcji, jednak przypadek francuskiego Falcona 7X jest wyjątkowy. W wirtualnej przestrzeni opracowano dosłownie wszystko - od kształtu skrzydeł, przez wygląd wnętrza, aż do najmniejszej śrubki. Każdy z podwykonawców projektu miał dostęp do takiego modelu i mógł oglądać cały samolot, zanim jeszcze rozpoczęto produkcję.

Ale to nie koniec. Wirtualna rzeczywistość posłużyła też do opracowania wszystkich szczegółów związanych z obsługą Falcona 7X. Sprawdzono, czy mechanik będzie miał wygodny dostęp do każdego punktu i jak dokładnie będzie się odbywała wymiana zużytych części. Dzięki takiej procedurze nie musiał powstawać prototyp samolotu. Po prostu zebrano wyprodukowane części, złożono je razem... i Falcon wystartował.

Takie projekty wymagają ogromnej mocy obliczeniowej - ogromna liczba szczegółów doprowadza komputery do cyfrowej rozpaczy. Dlatego tym, co dziś robi największą karierę, nie jest wcale tworzenie sztucznej rzeczywistości od nowa. Okazuje się, że by uzyskać naprawdę niezwykłe efekty, wystarczy tylko nieco wzbogacić tę, w której żyjemy na co dzień. To rozwiązanie nosi nazwę augmented reality (AR) - rzeczywistość rozszerzona.

Polega na dodaniu do tego, co normalnie widzimy, pewnych elementów. Zazwyczaj wykorzystuje się w tym celu kamerę filmującą wszystko, co widzi człowiek, i wyświetlacz uzupełniający ten obraz. W ten sposób można pokazać to, czego nie widać - na przykład mechanik naprawiający samochód dzięki prostemu wyświetlaczowi rzutującemu obraz na okulary może widzieć podpowiedzi sugerujące kolejne czynności czy szybko przywołać schemat elektryczny jednego z elementów pojazdu.

Tak samo obrazy uzyskane podczas tomografii komputerowej mogą zostać wyświetlone przed oczami chirurga przeprowadzającego operację. Dzięki temu łatwiej mu będzie zlokalizować na przykład źródło krwawienia czy ocenić rozmiary nowotworowego guza.

Jednak mimo że zastosowania te wydają się niezwykle obiecujące, na razie technikę AR najczęściej stosuje się w rozrywce. Naukowcy z Mixed Reality Lab z National University w Singapurze opracowali na przykład Magic Land - planszę do wirtualnej zabawy dla dzieci. Na pierwszy rzut oka robi to dziwne wrażenie - na dużym stole narysowane są czarne figury geometryczne, a na nich stoją przezroczyste pudełka z tajemniczymi znakami na wierzchu. Wystarczy jednak spojrzeć na planszę przez specjalne okulary, by nieruchome kształty ożyły.

Komputer podłączony do okularów usuwa sprzed oczu dziwne figury i pudełka, wstawiając zamiast nich bajkową krainę wraz z jej mieszkańcami. Maszyna rozpoznaje znaki na pudełkach i przypisuje im odpowiednie kształty. Jedno staje się czarownicą, inne smokiem. Człowiek może też sam pojawić się na planszy - wystarczy kamera, która uchwyci jego obraz i stworzy na tej podstawie nową postać. Elementy na planszy mogą na siebie wpływać - jeśli przysuniesz swoją postać zbyt blisko smoka, zostanie z ciebie tylko kupka popiołu. Podczas prezentacji systemu na festiwalu NextFest w Chicago wokół magicznego stołu tłoczyły się dziesiątki chętnych do podróży po wirtualnym świecie.

O tym, że nie jest to tylko pieśń odległej przyszłości, może świadczyć fakt, że augmented reality zaczyna już wychodzić na ulice miast. Dwaj studenci z Uniwersytetu Południowej Australii, Bruce Thomas i Wayne Piekarski, wykorzystując tę technologię, opracowali niezwykłą zabawę w terenie.

Biorący w niej udział gracz nosi na plecach niewielki komputer, który za pomocą systemu wi-fi i Bluetooth pozwala na połączenie się i komunikowanie z innymi uczestnikami gry. W plecaku oprócz komputera znajduje się także odbiornik GPS, który współpracując z bezprzewodową siecią, pozwala na określenie pozycji człowieka z dokładnością do 30 centymetrów. System zbiera informacje i przesyła je do centralnego komputera, który koordynuje pozycje graczy oraz ich współdziałanie. Wszyscy uczestnicy zabawy noszą specjalne okulary, w które zostały wmontowane słuchawki, czujnik ruchu oraz osłonka z wyświetlaczem. Dzięki temu na obraz widziany wokół mogą być nałożone obrazy generowane przez komputer. W ten sposób zamiast zwykłych domów można ujrzeć gigantyczne zamczyska, zza samochodu może nas zaatakować minotaur, a przechodnie stają się dziwnymi cyborgami. Działa? I to tak, że trzeba uważać, by całkiem nie stracić kontaktu z rzeczywistością.

Tą prawdziwą.

Piotr Stanisławski
współpraca Dawid Muszyński

NAPRAWDĘ WIRTUALNE:

Nie musisz czekać, aż systemy wirtualnej rzeczywistości wyjdą z laboratoriów. Już dziś istnieją rozwiązania, które każdy może mieć w domu. Do konsoli Sony PlayStation można dokupić małą kamerę - EyeToy. Ustawia się ją na telewizorze i rzeczywistość wirtualna staje przed nami otworem. EyeToy filmuje gracza i umieszcza go w świecie gry. Już wybór pozycji z menu przypomina obraz z filmu "Raport mniejszości", gdzie Tom Cruise poruszał się po pamięci komputera, wykonując w powietrzu ruchy rękami. Sama gra może polegać na przykład na przesuwaniu i układaniu wirtualnych elementów - konsola śledzi nasze ruchy i sprawia na przykład, że wyciągnięcie ręki przesuwa narysowaną na ekranie skrzynkę. Programy wykorzystujące EyeToy to nie tylko zabawa dla dzieci - we wrześniu na rynek wchodzi Kinetic, gra polegająca na ćwiczeniu przed ekranem. Musimy unikać spadających piłek, kopać latające wokół gwiazdki czy uderzać ręką świecące punkty. Kilkanaście minut takiej gry sprawia, że czujesz się jak po solidnej wizycie w klubie
fitness.