Виртуальная, дополненная и смешанная реальность для нужд "Цифровой экономики"
Правительственная комиссия по использованию информационных технологий для улучшения жизни людей и условий ведения предпринимательской деятельности одобрила планы мероприятий по четырем направлениям программы "Цифровая экономика", включая направление "Формирование исследовательских компетенций и технологических заделов". Программа "Цифровая экономика" создана по поручению Президента России Владимира Путина.
В данном разделе предполагается проведение исследований и разработок по девяти "прорывным" технологиями. Одним из наиболее важных направлений в документе является "Технологии виртуальной и дополненной реальности".
Виртуальная реальность в российских войсках
Платформу виртуальной реальности (VR) и дополненной реальности (AR) планируется внедрить в центрах боевой подготовки и комплектах технических средств обучения для воинских частей. Подразумевается разработка новых и модернизация существующих тренажеров и подключение к система управления центров боевой подготовки лазерных систем имитации стрельбы и поражения.
Данные мероприятия приведут к сокращению сроков подготовки военнослужащих к выполнению задач по предназначению за счет применения современных методов подготовки, сокращения стоимости боевой подготовки за счет экономии горюче-смазочных материалов и боеприпасов.
Технологии VR, AR, MR (MR - смешанная реальность) будут внедрены и на предприятиях оборонно-промышленного комплекс (ОПК) с целью разработки отраслевых решений. Будет проведена апробация разработанных ПАК, SDK и методик, привлечены независимые разработчики бизнес-приложений и систем по разработанным спецификациям ПАК и SDK в части дополненной и смешанной реальности для повышения эффективности процессов обслуживания и производства ОПК.
Аналогично технологии VR, AR, MR будут внедрены в концерне "Росэнергоатом" и НО РАО ("Национальный оператор по работе с радиоактивными отходами"). Здесь они будут использованы в части виртуальных тренажеров по планам мероприятий по ликвидации аварий (ПМЛА).
В пилотной зоне ОПК будет проведена разработка и внедрение системы (бизнес-приложения) на базе платформы по автоматизации процессов сервисного обслуживания техники с использованием смешанной реальности.
Аналогичная система - но на базе технологии дополненной реальности - будет внедрена в НО РАО. А в госкорпорации "Росатом" будет внедрена такая же система на базе технологии виртуальной реальности: она обеспечит автоматизацию процессов взаимодействия удаленных подразделений и визуализации ВИМ-данных.
Виртуальная реальность смоделирует дорожный трафик
Платформа VR и AR найдет свое применение и для имитационного моделирования дорожного трафика для центров организации дорожного движения: она будет использоваться для создания программной системы имитационного моделирования дорожного трафика с возможностью отображения в виртуальной реальности для центров организации дорожного движения.
Документ предусматривает создание программного комплекса инструментального контроля диагностического состояния автодорог, предназначенного для сбора, накопления, хранения, консолидации, анализа и интерактивного визуального представления данных о состоянии автодорог, получаемых от различного измерительного-регистрационного оборудования, органов управления и населения.
Целью данного проекта является предоставление возможности передачи заинтересованным организациям полной, объективной и достоверной информации о транспортно-эксплуатационном состоянии автодорог, степени соответствия фактических потребительских свойств, параметров и характеристик требования движения в соответствии с отраслевыми дорожными нормами, а также анализа этой информации и предоставлении отчетности.
Проект решит следующего рода задачи: диагностика и паспортизация автомобильных дорог, оценка транспортно-эксплуатационного состояния, контроль качества выполненных строительных и дорожно-ремонтных работ, определение потребительских свойств и технического уровня автомобильной дороги, измерение геометрических параметров и определение характеристик автомобильных дорог, включая определение дефектов дорожного покрытия.
Виртуальная реальность в образовании
Платформу VR и AR также планируется внедрить при создании интерактивных комплексов для автоматизированных систем обучения вузов: она будет реализоваться для интерактивных компьютерных классов.
В Москве будет открыта первая игровая площадка, которая сможет обслуживать группы посетителей (от двух до шести человек) с продолжительностью игрового сеанса от 30 минут. На базе соответствующей платформы будут разработаны решения для бизнеса и госучреждений и подготовлен франшизный пакет.
До конца 2020 г. в Москве, Санкт-Петербурга и Екатеринбурга будет открытое не менее трех таких площадок. Также несколько пакетов франшизы будет продано зарубеж
В технопарков, центрах адаптивного производства и ЦМИТ (центрах моложенного инновационного творчества) будет внедрена отечественная цифровая платформа для виртуального прототипирования, которая ускорит процесс прототипирования и сократит на 5% расходы на 3D-печать. При этом вовлеченность учащихся в образовательный процесс увеличится на 25%.
Также планируется разработать и внедрить программно-математическое обеспечение (ПМО) в тренажерах. Речь идет о тренажерах для колесных и гусеничных машин, строительной и дорожной техники, сельскохозяйственных машина и механизмов, робототехнических комплексов различного назначения (от космических и авиационных до наземных и подземных) и различных оборонных систем. До конца 2020 г. ПМО будут внедрены не менее чем в 10 тренажерных комплексах.
На базе технологий дополненной и виртуальной реальности будут внедрены программы обучения. Соответствующая платформа обеспечит специалистам следующие возможности: приобретение знаний и навыков работы со сложной техникой, выполнение лабораторных и опасных работ; получение знаний о снижении вероятности возникновения внештатных ситуаций; получение опыта устранения ошибок и восстановления нормальных условий работы при возникновении нештатной ситуации.
На базе данной платформы к 2020 г. будет создана 1 тыс. образовательных программ. Качество подготовки персонала повысится, в том числе количество ошибок при выполнении операций к 2020 г снизится на 40%. К этому моменту цифровая платформа обучения будет внедрена 40 раз, а обучение с ее помощью пройдут 3 тыс. человек.
Виртуальная реальность улучшит качество сбора изделий
С помощью специальной цифровой платформы планируется внедрить инструкции по сборке, техническому обслуживанию и ремонту изделий. Предполагается использование маркировки QR-тегами деталей и наборов инструментов на складе, а также использование AR-очков работниками склада.
Количество инструкций по сборке, обслуживанию и ремонту изделий к 2020 г. достигнет 600. Качество выполнения соответствующих работ персоналом к этому моменту повысится на 18%, а сама цифровая платформа будет внедрена 18 раз.
Также запланирован проект разработки технологии автоматизации сборки пространственно сложных изделий с использованием технологии дополненной реальности. Его целью является создание технологии, обеспечивающей повышение производительности и качества сборочных операций в условиях быстро меняющейся номенклатуры.
В рамках данного мероприятия планируется: сформировать базы данных графических моделей деталей и сборочных единиц; разработать программную документацию на специальное ПО; разработать технологии нанесения маркеров дополненной реальности на детали и сборочные единицы; разработать типовые технологические процессы сборки изделий с использованием технологии дополненной реальности; разработать конструкторскую документацию на технологические АРМ (автоматизированное рабочее место) , а затем изготовить и испытать само АРМ.
Документом запланировано создание центров коллективного пользования проекционными системами VR. В том числе должна быть произведена отработка методик использования для различных индустрий (атомная, авиастроение, судостроение, промышленное строительство, мостостроение и т.д.) Коллективное использование центров VR снизит расходы на владение проекционными системами на четверть.
Другой запланированный проект - создание линейки носимых устройств - датчиков контроля состояния человека. В том числе будет реализован проект компании "ПФС-диагностика" - "Контроль состояния водителя и предупреждения засыпания".
В сфере VR-медицины и VR-реабилитации запланирована реализация ряда коммерчески успешных проектов. речь идет, в частности, о проектах компании "ТоталВижн", разрабатывающей очки виртуальной реальности для нужд Минобороны и НПК "Энергия" и уже получившей положительное решение по патенту на продукт в сфере VR-медицины.
Планируется запустить в серийное производство и выйти на международыне рынки со скрининговым офтальмологическим комплексом "Периметр" и мобильным офтальмологическим комплексом от "ТоталВижн". Также в серийное производство будут запущены приборы для реабилитации зрительных функций (в частности, после черепно-мозговых травм) и диагностический комплекс для определения состояния здоровья оператора опасных производств, водителей, пилотов.
Авторы документа запланировали проект "Создание систем виртуальной реальности с использованием технологий искусственного интеллекта и тактильных интерфейсов для обучения медицинского персонала". Речь идет о создании медицинского симулятора для обучения персонала больниц и клиник и студентов медицинских ВУЗов основным навыкам работы с пациентами, включая безопасный перенос пациента и диагностика заболеваний по внешним признакам.
В качестве основного прототипа будет взят NurseSim - симулятор виртуальной реальности с тактильной обратной связью для обучения медицинских сестер и помощников в больнице тому, как правильно переносить пациентов, имеющих тяжелые повреждения или находившихся без сознания. Новизна симулятора состоит в применение элементов искусственного интеллекта и алгоритмов машинного обучения, включая обучение с подкреплением.
При помощи данных алгоритмов система сможет определять уровни подготовки врача и подобрать уровень сложности выполнения переноса или постановки диагноза оптимальный для каждого отдельного пользователя.
Аналогично методы обучения с подкреплением позволят реализовать обучающий режим - система научится определять правильный угол наклона, скорость переноса, уровень болевых ощущений у пациента и другие параметры и сообщать их пользователю, облегчая его обучение. А тактильные дисплеи будут передавать физические ощущения нахождения пациента в руках пользователя.
Виртуальная реальность для спасательных служб
Для отработки действий персонала аварийно-спасательных служб будет внедрен виртуальный тренажер. По результатам реализации указанного мероприятия аварийно-спасательные службы будут оснащены современным средством тренинга и анализа, оказания помощи при оценке точности и адекватности решений и действий персонала при ликвидации аварий и повысить качество подготовки персонала путем отработки навыков взаимодействия на виртуальном тренажере, моделирующим большое количество сложных внештатных ситуаций для различных объектов.
Ядра технологической платформы VR/AR будут внедрены в защищенном исполнении. Речь идет о внедрении следующих компонентов: технологические стандарты, интеграционная шина, протоколы взаимодействия объектов, инфраструктурные компоненты, объектная модель, механизмы обеспечения совместимости форматов данных, единая модель хранения данных, инструменты мониторинга и обеспечения производительности.
Ядро технологической платформы VR/AR будет внедрено и для гражданского исполнения. Это будет осуществлено в промышленности, проектировании сложных объектов, медицине и образовании. Также будет разработана единая среда разработки. А для коллективной работы в виртуальной среде будет создан модуль интеграции между отечественным ядром виртуальной реальности VR Concept и пакетом программ "Логос".
3D- и 4D-визуализация
В документе говорится и о разработке технологической платформы динамической 4D-визуализации сложных объектов и сцен на основе параметрических физических моделей и законов. Речь идет о создании импортонезависимого конкурентоспособного решения на основе модели SaaS в области компьютерной 3D-анимации, виртуальной и дополненной реальности, изготовления спецэффектов, рекламы, компьютерных игр, инженерного 4D-моделирования сложных изделий, САПР, PLM, архитектуры, медицины и маркетинга.
В рамках данного мероприятия планируется создать: виртуальную среду формирования и манипуляции 3D-сценами, первые элементы моделирования физического поведения 3D-объектов, конвертеры 3D-сцен в "воксельную" среду из известных полигонных форматов и программное ядро "воксельного" рендеринга на основе доступных компонент/библиотек с новым языком описания сцен.
Также должна быть создана облачная платформа 4D-визуализации, предоставляющая новое рабочее место художника, аниматора, дизайнера и инженера. Все это должно привести к созданию массового рынка динамической визуализации.
Кроме того, предполагается разработка системы конструирования обучающих сценариев с применением технологий интерактивной 3D-визуализации и виртуальной реальности. будущая система обеспечит охват крупного корпоративного сегмента с целью оптимизации затрат на создание точечных обучающих сценариев различных функциональных и бизнес-подразделений.
В рамках данного мероприятия планируется создание программного решения на базе 3D - платформы (Unity 3d/Unreal Engine/Unigine) для конструирования и конфигурирования обучающих приложений - сценарии с применением 3D-технологий и технологий полного погружения в виртуальную среду. Система будет содержать набор библиотек 3D-моделей, программных модулей и API для интеграции, позволяющих адаптировать ее для широкой сферы применения (промышленность, образование, медицина и т.д.).
Также запланирована разработка унифицированного программного комплекса трехмерной визуализации виртуального пространства. В составе будущего комплекса будут реализованы технологии унифицированной программной системы трехмерной визуализации виртуального пространства и унифицированного программного генератора виртуальных трехмерных сцен на основе цифровой информации о местности. Комплекс может поставляться для нужд Минобороны, предприятий ОПК, Роскосмоса, Росатома, Росавтодора и т.д.
В рамках данного мероприятия на первом этапе предполагается разработать современный кроссплатформенный трехмерный визуализатор. Далее должен быть разработан кроссплатформерный генератор трехмерных сцен на основе цифровых карт местности, а затем планируется расширение возможностей трехмерного визуализатора для обеспечения многоканальной визуализации и реализации многоканального демонстрационного программного-технического стенда.
