Průmysl 4.0 Metaverse Unlocked: Jak AR/VR, AI a 3D technologie pohánějí další průmyslovou revoluci

Pohlcující smíšená realita a technologie rozšířené reality, které se skládají z virtuální reality (VR) a rozšířené reality (AR), jsou i nadále klíčovými hnacími faktory obchodních inovací a expanze. Tím, že transformuje způsob, jakým společnosti fungují, komunikují se svými zákazníky a dosahují svých cílů, má tato sada technologických řešení významný dopad na různá odvětví.

I když jsou ještě v plenkách, odhaduje se, že AR i VR do roku 100 překročí 2027 milionů uživatelů po celém světě.¹. Při realizaci tohoto trendu je jasné, že organizace přijímající služby vývoje aplikací pro AR/VR za účelem vytváření pohlcujících zážitků pro své uživatele budou dnes i v blízké budoucnosti vynikat.

Co je AR/VR

S cílem zlepšit uživatelské vnímání a interakci s digitálním světem jsou rozšířená realita (AR) a virtuální realita (VR) dvě samostatné, ale související technologie. Hlavní rozdíly mezi AR a VR jsou použitá zařízení a povaha zážitku: AR se odehrává v reálném prostředí, zatímco VR je zcela virtuální.

AR a VR jsou zahrnuty do kategorie pohlcující technologie známé jako XR nebo Extended Reality. Existuje také smíšená realita (MR), která je v podstatě kombinací rozšířené reality (AR) a virtuální reality (VR). Spojuje fyzický a digitální svět a vytváří prostor, kde žijí vedle sebe a komunikují v reálném čase.

Vkládáním digitálních dat, jako jsou obrázky, videa a 3D modely do fyzického prostředí, zlepšuje rozšířená realita nebo AR způsob, jakým uživatel vnímá své okolí a jak s ním komunikuje. Digitální obsah se obvykle zobrazuje v reálném čase pomocí chytrého telefonu, tabletu nebo specializovaných brýlí pro AR.

Uživatelé technologie AR mohou prohlížet virtuální objekty a pracovat s nimi, i když si stále uvědomují své bezprostřední okolí. Četné aplikace AR lze nalézt v řadě odvětví, včetně výroby, stavebnictví, maloobchodu, zdravotnictví a dalších.

Virtuální realita dokáže uživatele zcela ponořit do digitálního prostředí, které je simulované a vůbec nemusí připomínat skutečný svět. Virtuální svět, do kterého uživatelé vstoupí, když nosí VR headset, může být interaktivní a reagovat na jejich pohyby.

Cílem technologie je poskytnout uživatelům pocit přítomnosti a ponoření tím, že jim dá pocit, že jsou skutečně „uvnitř“ virtuálního prostředí. AR i VR mají charakteristické vlastnosti, které představují zajímavé obchodní příležitosti.

Ještě zajímavější je, že tyto pohlcující technologie smíšené reality se kombinují s 3D umělou inteligencí (AI), strojovým učením (ML), cloudovými službami a internetem věcí (IoT) a umožňují vše od školení, designu, inženýrství, výroby, robotiky. a automatizace pro podniky napříč průmyslovými odvětvími, zejména v rostoucím prostředí elektronického obchodování. Výsledkem je, že podniky ve výrobě, zdravotnictví, technologiích, stavebnictví, energetice, automobilovém průmyslu, letectví a finančních službách (abychom jmenovali alespoň některé) jsou konkurenceschopnější a mají dobrou pozici pro budoucí růst.

V konečném důsledku jsou tyto technologie využívány k tomu, aby pomohly společnostem činit inteligentnější rozhodnutí a virtuálně doplnily lidský kapitál, aby lépe sloužily zákazníkům. Organizace tak mohou vytvořit robustnější a personalizovanější prostředí pro zákazníky, ať už se jedná o koncového spotřebitele nebo partnera v dodavatelském řetězci. V každém případě chytré, důvtipné a úspěšné organizace přesouvají své infrastruktury pracovního zatížení do cloudových prostředí, aby spustily a spravovaly nové nástroje pro škálovatelné operace.

Tam, kde pohlcující smíšená realita i nadále představuje výzvu pro podniky

Problémem je, že tyto technologie vyžadují velké dávky dat, schopnost zpracovávat obrovské množství dat bezvadnou rychlostí a schopnost škálovat projekty v počítačovém prostředí, které to v tradičních kancelářských prostředích často neumožňuje.

Podniky, které chtějí využít „Průmysl 4.0“ prostřednictvím metaverze, vyžadují přesné a trvalé spojení skutečného a virtuálního světa. To znamená vykreslovat složité modely a scény ve fotorealistických detailech, vykreslené na správném fyzickém místě (s ohledem na skutečný i virtuální svět) se správným měřítkem a přesnou pózou. Přemýšlejte o přesnosti a preciznosti požadované při využití AR/VR k navrhování, stavbě nebo opravě součástí leteckého motoru nebo pokročilého chirurgického zařízení používaného v lékařských aplikacích.

Toho je dnes dosaženo použitím diskrétních GPU z jednoho nebo více serverů a bezdrátově nebo vzdáleně doručováním vykreslených snímků na náhlavní displeje (HMD), jako jsou Microsoft HoloLens a Oculus Quest.

Význam 3D a umělé inteligence v pohlcující smíšené realitě

Jedním z klíčových požadavků na aplikace se smíšenou realitou je přesné překrytí objektu jeho modelem nebo digitálním dvojčetem. To pomáhá při poskytování pracovních pokynů pro montáž a školení a při zachycení případných chyb nebo vad ve výrobě. Uživatel může také sledovat objekt(y) a upravovat vykreslování v průběhu práce.

Většina systémů pro sledování objektů na zařízení používá 2D obraz a/nebo sledování založené na značkách. To výrazně omezuje přesnost překrytí ve 3D, protože 2D sledování nedokáže odhadnout hloubku s vysokou přesností a následně měřítko a pozici. To znamená, že i když uživatelé mohou získat to, co vypadá jako dobrá shoda při pohledu z jednoho úhlu a/nebo pozice, překryvná vrstva ztrácí zarovnání, když se uživatel pohybuje v 6DOF. Také detekce objektu, jeho identifikace a odhad jeho měřítka a orientace – tzv. registrace objektu – se ve většině případů provádí výpočtově nebo pomocí jednoduchých metod počítačového vidění se standardními školicími knihovnami (příklady: Google MediaPipe, VisionLib). To funguje dobře pro běžné a/nebo menší a jednodušší objekty, jako jsou ruce, obličeje, šálky, stoly, židle, kola, pravidelné geometrické struktury atd. U velkých a složitých objektů v případech podnikového použití jsou však označená trénovací data (více ve 3D) není snadno dostupný. Díky tomu je obtížné, ne-li nemožné, používat sledování na základě 2D obrazu k zarovnání, překrývání a trvalému sledování objektu a spojení vykresleného modelu s ním ve 3D.

Uživatelé na podnikové úrovni tyto výzvy překonávají tím, že využívají 3D prostředí a technologii AI do svých pohlcujících projektů návrhu/stavby se smíšenou realitou.

3D AI založená na hlubokém učení umožňuje uživatelům identifikovat 3D objekty libovolného tvaru a velikosti v různých orientacích s vysokou přesností ve 3D prostoru. Tento přístup je škálovatelný s libovolným tvarem a lze jej použít v případech podnikového použití, které vyžadují překrytí komplexních 3D modelů a digitálních dvojčat s jejich protějšky v reálném světě.

To lze také škálovat tak, aby se registrovalo s částečně dokončenými konstrukcemi s kompletními 3D modely, což umožňuje průběžnou konstrukci a montáž. Uživatelé dosahují přesnosti v milimetrech při registraci a vykreslování objektů s tímto přístupem platformy, který překonává omezení současného přístupu pouze k zařízení. Tento přístup ke sledování 3D objektů umožní uživatelům skutečně propojit skutečný a virtuální svět v podnikových aplikacích a otevře mnoho využití, včetně, ale bez omezení na: školení s přesnými kontextovými pracovními pokyny, detekce defektů a chyb při konstrukci a montáži a 3D návrh a inženýrství s 3D vykreslováním a překrytím v životní velikosti.

Proč je práce v cloudovém prostředí zásadní

Podniky a výrobci by měli být opatrní při navrhování a nasazování těchto technologií, protože existuje velký rozdíl v platformě, na které jsou postaveny a maximalizovány pro použití.

I když se technologie jako AR/VR používají již několik let, mnoho výrobců nasadilo virtuální řešení na zařízení, kde jsou všechna technologická data uložena lokálně, což výrazně omezuje výkon a rozsah potřebný pro dnešní virtuální návrhy. Omezuje schopnost provádět sdílení znalostí mezi organizacemi, což může být kritické při navrhování nových produktů a pochopení nejlepšího způsobu virtuálních sestav.

Výrobci dnes tato omezení překonávají využíváním cloudových (nebo vzdálených serverových) platforem AR/VR poháněných distribuovanou cloudovou architekturou a AI založenou na 3D vidění. Tyto cloudové platformy poskytují požadovaný výkon a škálovatelnost pro podporu inovací v oboru rychlostí a rozsahem.