Industry 4.0 Metaverse Unlocked: Hvordan AR/VR, AI og 3D-teknologi driver den næste industrielle revolution

Fordybende blandet virkelighed og udvidet virkelighed-teknologier, som er omfattet af virtual reality (VR) og augmented reality (AR), er fortsat de vigtigste drivende faktorer i forretningsinnovation og ekspansion. Ved at transformere, hvordan virksomheder kører, interagerer med deres kunder og når deres mål, har dette teknologiske løsningssæt haft en betydelig indflydelse på tværs af flere brancher.

Mens det stadig er i sin vorden, anslås det, at både AR og VR vil overgå 100 millioner brugere på verdensplan i 2027¹. Ved at realisere denne tendens er det klart, at organisationer, der anvender AR/VR-appudviklingstjenester for at skabe fordybende oplevelser for deres brugere, vil udmærke sig i dag og i den nærmeste fremtid.

Hvad er AR/VR

Med det formål at forbedre brugerens opfattelse og interaktion med den digitale verden er augmented reality (AR) og virtual reality (VR) to separate, men relaterede teknologier. De vigtigste forskelle mellem AR og VR er de anvendte enheder og karakteren af ​​oplevelsen: AR foregår i et virkeligt miljø, mens VR er fuldstændig virtuel.

AR og VR er begge inkluderet i kategorien af ​​immersive teknologi kendt som XR eller Extended Reality. Der er også mixed reality (MR), som i det væsentlige er en kombination af augmented reality (AR) og virtual reality (VR). Den kombinerer den fysiske og digitale verden for at bygge et rum, hvor de lever side om side og kommunikerer i realtid.

Ved at overlejre digitale data som billeder, videoer og 3D-modeller på det fysiske miljø, forbedrer augmented reality eller AR, hvordan en bruger opfatter og interagerer med deres omgivelser. Det digitale indhold vises typisk i realtid ved hjælp af en smartphone, tablet eller specialiserede AR-briller.

Mens de stadig er opmærksomme på deres umiddelbare omgivelser, kan brugere af AR-teknologi se og interagere med virtuelle objekter. Adskillige AR-applikationer kan findes i en række sektorer, herunder fremstilling, byggeri, detailhandel, sundhedspleje og meget mere.

Virtual Reality kan fuldstændigt nedsænke en bruger i et digitalt miljø, der er simuleret og måske slet ikke ligner den virkelige verden. Den virtuelle verden, som brugere kommer ind i, når de bærer et VR-headset, kan være interaktiv og lydhør over for deres bevægelser.

Teknologien har til formål at give brugerne en følelse af nærvær og fordybelse ved at få dem til at føle, at de faktisk er "inde i" et virtuelt miljø. Både AR og VR har karakteristiske kvaliteter, der præsenterer spændende forretningsmuligheder.

Hvad der er endnu mere interessant er, at disse fordybende mixed reality-teknologier kombineres med 3D kunstig intelligens (AI), machine learning (ML), cloud-tjenester og Internet of Things (IoT) for at drive alt fra træning, design, konstruktion, produktion, robotteknologi og automatisering for virksomheder på tværs af brancher, især i det voksende e-handelsmiljø. Som følge heraf er virksomheder inden for fremstilling, sundhedspleje, teknologi, byggeri, energi, bilindustri, rumfart og finansielle tjenesteydelser (for at nævne nogle få) mere konkurrencedygtige og godt positioneret til fremtidig vækst.

I sidste ende bliver disse teknologier udnyttet til at hjælpe virksomheder med at træffe mere intelligente beslutninger og til praktisk talt at supplere menneskelig kapital for bedre at kunne betjene kunden. På den måde kan organisationer skabe en mere robust og personlig oplevelse for kunderne, uanset om det er en slutforbruger eller en partner langs forsyningskæden. I alle tilfælde flytter smarte, kyndige og succesrige organisationer deres arbejdsbelastningsinfrastrukturer til cloudmiljøer for at lancere og administrere nye værktøjer til skalerbar drift.

Hvor fordybende blandet virkelighed fortsætter med at udfordre virksomheder

Udfordringen er, at disse teknologier kræver store doser af data, evnen til at behandle enorme mængder data med upåklagelig hastighed og evnen til at skalere projekter i et computermiljø, der ikke ofte tillader det i traditionelle kontormiljøer.

Virksomheder, der ønsker at udnytte "Industry 4.0" gennem metaverset, kræver en præcis og vedvarende sammensmeltning af den virkelige og virtuelle verden. Dette betyder, at komplekse modeller og scener gengives i fotorealistiske detaljer, gengivet på den korrekte fysiske placering (med hensyn til både den virkelige og virtuelle verden) med den korrekte skala og nøjagtige positur. Tænk på den nøjagtighed og præcise karakter, der kræves for at udnytte AR/VR til at designe, bygge eller reparere komponenter i en flymotor eller et avanceret kirurgisk udstyr, der bruges i medicinske applikationer.

Dette opnås i dag ved at bruge diskrete GPU'er fra en eller flere servere og levere de renderede frames trådløst eller eksternt til de hovedmonterede skærme (HMD'er) såsom Microsoft HoloLens og Oculus Quest.

Vigtigheden af ​​3D og kunstig intelligens i fordybende blandet virkelighed

Et af nøglekravene til mixed reality-applikationer er præcist at overlejre et objekt, dets model eller den digitale tvilling. Dette hjælper med at give arbejdsinstruktioner til montering og træning og til at fange eventuelle fejl eller mangler i fremstillingen. Brugeren kan også spore objektet/objekterne og justere gengivelsen, efterhånden som arbejdet skrider frem.

De fleste objektsporingssystemer på enheden bruger 2D-billede og/eller markørbaseret sporing. Dette begrænser i høj grad overlejringsnøjagtigheden i 3D, fordi 2D-sporing ikke kan estimere dybden med høj nøjagtighed, og dermed skalaen og posituren. Dette betyder, at selvom brugere kan få, hvad der ligner et godt match, når de ser fra én vinkel og/eller position, mister overlejringen justering, når brugeren bevæger sig rundt i 6DOF. Også objektdetektering, identifikation og dets skala- og orienteringsestimat - kaldet objektregistrering - opnås i de fleste tilfælde ved beregning eller ved hjælp af simple computervisionsmetoder med standardtræningsbiblioteker (eksempler: Google MediaPipe, VisionLib). Dette fungerer godt til almindelige og/eller mindre og enklere genstande såsom hænder, ansigter, kopper, borde, stole, hjul, almindelige geometriske strukturer osv. Men for store, komplekse objekter i virksomhedsbrug, mærkede træningsdata (mere så) i 3D) er ikke let tilgængelig. Dette gør det vanskeligt, hvis ikke umuligt, at bruge den 2D-billedbaserede sporing til at justere, overlejre og vedvarende spore objektet og fusionere den gengivne model med det i 3D.

Brugere på virksomhedsniveau overvinder disse udfordringer ved at udnytte 3D-miljøer og AI-teknologi i deres fordybende mixed reality design/build-projekter.

Deep learning-baseret 3D AI giver brugerne mulighed for at identificere 3D-objekter af vilkårlig form og størrelse i forskellige orienteringer med høj nøjagtighed i 3D-rummet. Denne tilgang er skalerbar med enhver vilkårlig form og kan bruges i virksomheder, der kræver gengivelse af komplekse 3D-modeller og digitale tvillinger med deres modparter i den virkelige verden.

Dette kan også skaleres til at registrere med delvist færdiggjorte strukturer med de komplette 3D-modeller, hvilket giver mulighed for løbende konstruktion og montage. Brugere opnår nøjagtighed i millimeter i objektregistreringen og -gengivelsen med denne platformstilgang, der overvinder begrænsningen af ​​den aktuelle enhedstilgang. Denne tilgang til 3D-objektsporing vil give brugerne mulighed for virkelig at sammensmelte den virkelige og virtuelle verden i virksomhedsapplikationer, hvilket åbner mange anvendelser, herunder men ikke begrænset til: træning med præcise kontekstuelle arbejdsinstruktioner, defekt- og fejldetektion i konstruktion og montage og 3D-design og teknik med 3D-gengivelse og overlay i naturlig størrelse.

Hvorfor det er afgørende at arbejde i et cloudmiljø

Virksomheder og producenter bør være forsigtige med, hvordan de designer og implementerer disse teknologier, fordi der er stor forskel på den platform, de er bygget på og maksimeret til brug.

Selvom teknologier som AR/VR har været i brug i flere år, har mange producenter implementeret virtuelle løsninger på enhederne, hvor alle teknologidata gemmes lokalt, hvilket i høj grad begrænser den ydeevne og skala, der er nødvendig for nutidens virtuelle design. Det begrænser muligheden for at udføre videndeling mellem organisationer, som kan være kritiske, når de designer nye produkter og forstår den bedste måde for virtuelle opbygninger.

Producenter i dag overvinder disse begrænsninger ved at udnytte cloud-baserede (eller fjernserverbaserede) AR/VR-platforme drevet af distribueret cloud-arkitektur og 3D-vision-baseret AI. Disse cloud-platforme giver den ønskede ydeevne og skalerbarhed til at drive innovation i branchen med hastighed og skala.