Industry 4.0 Metaverse Unlocked: Πώς το AR/VR, η AI και η τεχνολογία 3D τροφοδοτούν την επόμενη βιομηχανική επανάσταση

Η καθηλωτική μικτή πραγματικότητα και οι τεχνολογίες εκτεταμένης πραγματικότητας, που αποτελούνται από την εικονική πραγματικότητα (VR) και την επαυξημένη πραγματικότητα (AR), εξακολουθούν να αποτελούν βασικούς κινητήριους παράγοντες στην επιχειρηματική καινοτομία και επέκταση. Μεταμορφώνοντας τον τρόπο λειτουργίας των εταιρειών, αλληλεπιδρούν με τους πελάτες τους και επιτυγχάνουν τους στόχους τους, αυτό το σύνολο τεχνολογικών λύσεων έχει σημαντικό αντίκτυπο σε πολλούς κλάδους.

Ενώ είναι ακόμη στα σπάργανά του, εκτιμάται ότι τόσο το AR όσο και το VR θα ξεπεράσουν τους 100 εκατομμύρια χρήστες παγκοσμίως έως το 2027¹. Κατά την υλοποίηση αυτής της τάσης, είναι σαφές ότι οι οργανισμοί που υιοθετούν υπηρεσίες ανάπτυξης εφαρμογών AR/VR για να δημιουργήσουν καθηλωτικές εμπειρίες για τους χρήστες τους θα διαπρέψουν σήμερα και στο εγγύς μέλλον.

Τι είναι το AR/VR

Με στόχο τη βελτίωση της αντίληψης και της αλληλεπίδρασης του χρήστη με τον ψηφιακό κόσμο, η επαυξημένη πραγματικότητα (AR) και η εικονική πραγματικότητα (VR) είναι δύο ξεχωριστές αλλά σχετικές τεχνολογίες. Οι κύριες διακρίσεις μεταξύ AR και VR είναι οι συσκευές που χρησιμοποιούνται και η φύση της εμπειρίας: το AR λαμβάνει χώρα σε πραγματικό περιβάλλον, ενώ το VR είναι εντελώς εικονικό.

Το AR και το VR περιλαμβάνονται και τα δύο στην κατηγορία της καθηλωτικής τεχνολογίας γνωστής ως XR ή Extended Reality. Υπάρχει επίσης η μικτή πραγματικότητα (MR), η οποία είναι ουσιαστικά ένας συνδυασμός επαυξημένης πραγματικότητας (AR) και εικονικής πραγματικότητας (VR). Συνδυάζει τον φυσικό και τον ψηφιακό κόσμο για να χτίσει έναν χώρο όπου ζουν δίπλα-δίπλα και επικοινωνούν σε πραγματικό χρόνο.

Με την υπέρθεση ψηφιακών δεδομένων όπως εικόνες, βίντεο και τρισδιάστατα μοντέλα στο φυσικό περιβάλλον, η επαυξημένη πραγματικότητα ή το AR, βελτιώνει τον τρόπο με τον οποίο ένας χρήστης αντιλαμβάνεται και αλληλεπιδρά με το περιβάλλον του. Το ψηφιακό περιεχόμενο εμφανίζεται συνήθως σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας smartphone, tablet ή εξειδικευμένα γυαλιά AR.

Ενώ εξακολουθούν να γνωρίζουν το άμεσο περιβάλλον τους, οι χρήστες της τεχνολογίας AR μπορούν να δουν και να αλληλεπιδράσουν με εικονικά αντικείμενα. Πολυάριθμες εφαρμογές AR μπορούν να βρεθούν σε μια σειρά τομέων, όπως η κατασκευή, οι κατασκευές, το λιανικό εμπόριο, η υγειονομική περίθαλψη και άλλα.

Η εικονική πραγματικότητα μπορεί να βυθίσει εντελώς έναν χρήστη σε ένα ψηφιακό περιβάλλον που είναι προσομοιωμένο και μπορεί να μην μοιάζει καθόλου με τον πραγματικό κόσμο. Ο εικονικός κόσμος στον οποίο εισέρχονται οι χρήστες όταν φορούν ακουστικά VR μπορεί να είναι διαδραστικός και να ανταποκρίνεται στις κινήσεις τους.

Η τεχνολογία στοχεύει να δώσει στους χρήστες μια αίσθηση παρουσίας και βύθισης, κάνοντάς τους να νιώθουν ότι βρίσκονται πραγματικά «μέσα» σε ένα εικονικό περιβάλλον. Τόσο το AR όσο και το VR έχουν ξεχωριστές ιδιότητες που παρουσιάζουν ενδιαφέρουσες επιχειρηματικές ευκαιρίες.

Αυτό που είναι ακόμα πιο ενδιαφέρον είναι ότι αυτές οι καθηλωτικές τεχνολογίες μικτής πραγματικότητας συνδυάζονται με την 3D τεχνητή νοημοσύνη (AI), τη μηχανική μάθηση (ML), τις υπηρεσίες cloud και το Διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT) για να τροφοδοτήσουν τα πάντα, από εκπαίδευση, σχεδιασμό, μηχανική, παραγωγή, ρομποτική και αυτοματοποίηση για επιχειρήσεις σε όλους τους κλάδους, ειδικά στο αναπτυσσόμενο περιβάλλον ηλεκτρονικού εμπορίου. Ως αποτέλεσμα, οι επιχειρήσεις στον τομέα της μεταποίησης, της υγειονομικής περίθαλψης, της τεχνολογίας, των κατασκευών, της ενέργειας, της αυτοκινητοβιομηχανίας, της αεροδιαστημικής και των χρηματοοικονομικών υπηρεσιών (για να αναφέρουμε μερικές) είναι πιο ανταγωνιστικές και σε καλή θέση για μελλοντική ανάπτυξη.

Τελικά, αυτές οι τεχνολογίες αξιοποιούνται για να βοηθήσουν τις εταιρείες να λαμβάνουν πιο έξυπνες αποφάσεις και να συμπληρώσουν ουσιαστικά το ανθρώπινο κεφάλαιο για την καλύτερη εξυπηρέτηση του πελάτη. Με αυτόν τον τρόπο, οι οργανισμοί μπορούν να δημιουργήσουν μια πιο ισχυρή και εξατομικευμένη εμπειρία για τους πελάτες, είτε πρόκειται για τελικό καταναλωτή είτε για συνεργάτη στην αλυσίδα εφοδιασμού. Σε κάθε περίπτωση, έξυπνοι, έξυπνοι και επιτυχημένοι οργανισμοί μεταφέρουν τις υποδομές φόρτου εργασίας τους σε περιβάλλοντα cloud για να ξεκινήσουν και να διαχειριστούν νέα εργαλεία για επεκτάσιμες λειτουργίες.

Όπου η καθηλωτική μικτή πραγματικότητα συνεχίζει να προκαλεί τις επιχειρήσεις

Η πρόκληση είναι ότι αυτές οι τεχνολογίες απαιτούν μεγάλες δόσεις δεδομένων, την ικανότητα επεξεργασίας τεράστιων ποσοτήτων δεδομένων με άψογες ταχύτητες και την ικανότητα κλιμάκωσης έργων σε περιβάλλον υπολογιστή που δεν το επιτρέπει συχνά σε παραδοσιακά περιβάλλοντα γραφείου.

Οι επιχειρήσεις που επιθυμούν να αξιοποιήσουν το "Industry 4.0" μέσω του μετασύμπαντος απαιτούν μια ακριβή και επίμονη συγχώνευση του πραγματικού και του εικονικού κόσμου. Αυτό σημαίνει απόδοση σύνθετων μοντέλων και σκηνών με φωτορεαλιστική λεπτομέρεια, που αποδίδεται στη σωστή φυσική θέση (σε σχέση τόσο με τον πραγματικό όσο και τον εικονικό κόσμο) με τη σωστή κλίμακα και ακριβή στάση. Σκεφτείτε την ακρίβεια και τη φύση που απαιτείται για τη μόχλευση AR/VR για το σχεδιασμό, την κατασκευή ή την επισκευή εξαρτημάτων ενός κινητήρα αεροπορικής εταιρείας ή μιας προηγμένης χειρουργικής συσκευής που χρησιμοποιείται σε ιατρικές εφαρμογές.

Αυτό επιτυγχάνεται σήμερα με τη χρήση διακριτών GPU από έναν ή περισσότερους διακομιστές και την παροχή των αποδιδόμενων καρέ ασύρματα ή απομακρυσμένα στις οθόνες που είναι τοποθετημένες στην κεφαλή (HMD) όπως το Microsoft HoloLens και το Oculus Quest.

Η σημασία του 3D & AI στην καθηλωτική μικτή πραγματικότητα

Μία από τις βασικές απαιτήσεις για εφαρμογές μικτής πραγματικότητας είναι η ακριβής επικάλυψη σε ένα αντικείμενο του μοντέλου ή του ψηφιακού διπλού. Αυτό βοηθά στην παροχή οδηγιών εργασίας για τη συναρμολόγηση και την εκπαίδευση, καθώς και στην αντιμετώπιση τυχόν σφαλμάτων ή ελαττωμάτων στην κατασκευή. Ο χρήστης μπορεί επίσης να παρακολουθεί τα αντικείμενα και να προσαρμόζει την απόδοση καθώς προχωρά η εργασία.

Τα περισσότερα συστήματα παρακολούθησης αντικειμένων στη συσκευή χρησιμοποιούν παρακολούθηση εικόνας 2D ή/και βάσει δείκτη. Αυτό περιορίζει σοβαρά την ακρίβεια επικάλυψης στο 3D, επειδή η παρακολούθηση 2D δεν μπορεί να εκτιμήσει το βάθος με υψηλή ακρίβεια, και κατά συνέπεια την κλίμακα και τη στάση. Αυτό σημαίνει ότι παρόλο που οι χρήστες μπορούν να ταιριάζουν καλύτερα όταν κοιτάζουν από μία γωνία ή/και θέση, η επικάλυψη χάνει την ευθυγράμμιση καθώς ο χρήστης μετακινείται στο 6DOF. Επίσης, η ανίχνευση, η αναγνώριση αντικειμένων και η εκτίμηση της κλίμακας και του προσανατολισμού του — που ονομάζεται εγγραφή αντικειμένου — επιτυγχάνεται, στις περισσότερες περιπτώσεις, υπολογιστικά ή χρησιμοποιώντας απλές μεθόδους όρασης υπολογιστή με τυπικές βιβλιοθήκες εκπαίδευσης (παραδείγματα: Google MediaPipe, VisionLib). Αυτό λειτουργεί καλά για κανονικά ή/και μικρότερα και απλούστερα αντικείμενα όπως χέρια, πρόσωπα, κύπελλα, τραπέζια, καρέκλες, ρόδες, δομές κανονικής γεωμετρίας κ.λπ. Ωστόσο, για μεγάλα, πολύπλοκα αντικείμενα σε περιπτώσεις εταιρικής χρήσης, δεδομένα εκπαίδευσης με ετικέτα (περισσότερο σε 3D) δεν είναι άμεσα διαθέσιμο. Αυτό καθιστά δύσκολη, αν όχι αδύνατη, τη χρήση της παρακολούθησης βάσει εικόνας 2D για την ευθυγράμμιση, την επικάλυψη και την επίμονη παρακολούθηση του αντικειμένου και τη σύντηξη του μοντέλου που αποδίδεται με αυτό σε 3D.

Οι χρήστες σε επίπεδο επιχείρησης ξεπερνούν αυτές τις προκλήσεις αξιοποιώντας τα τρισδιάστατα περιβάλλοντα και την τεχνολογία AI στα καθηλωτικά έργα σχεδίασης/κατασκευής μεικτής πραγματικότητας.

Το 3D AI που βασίζεται σε βαθιά μάθηση επιτρέπει στους χρήστες να αναγνωρίζουν τρισδιάστατα αντικείμενα αυθαίρετου σχήματος και μεγέθους σε διάφορους προσανατολισμούς με υψηλή ακρίβεια στον τρισδιάστατο χώρο. Αυτή η προσέγγιση είναι επεκτάσιμη με οποιοδήποτε αυθαίρετο σχήμα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περιπτώσεις εταιρικής χρήσης που απαιτούν επικάλυψη σύνθετων τρισδιάστατων μοντέλων και ψηφιακών δίδυμων με τα αντίστοιχα του πραγματικού κόσμου.

Αυτό μπορεί επίσης να κλιμακωθεί ώστε να εγγραφεί σε μερικώς ολοκληρωμένες δομές με τα πλήρη τρισδιάστατα μοντέλα, επιτρέποντας τη συνεχή κατασκευή και συναρμολόγηση. Οι χρήστες επιτυγχάνουν ακρίβεια σε χιλιοστά στην καταχώριση και απόδοση αντικειμένων με αυτήν την προσέγγιση πλατφόρμας ξεπερνώντας τον περιορισμό της τρέχουσας προσέγγισης μόνο συσκευής. Αυτή η προσέγγιση για την παρακολούθηση αντικειμένων 3D θα επιτρέψει στους χρήστες να συνδυάσουν πραγματικά τον πραγματικό και τον εικονικό κόσμο σε εταιρικές εφαρμογές, ανοίγοντας πολλές χρήσεις, συμπεριλαμβανομένων, ενδεικτικά,: εκπαίδευση με ακριβείς οδηγίες εργασίας με βάση τα συμφραζόμενα, ανίχνευση ελαττωμάτων και σφαλμάτων στην κατασκευή και τη συναρμολόγηση και τρισδιάστατη σχεδίαση και μηχανική με τρισδιάστατη απόδοση και επικάλυψη σε πραγματικό μέγεθος.

Γιατί η εργασία σε περιβάλλον cloud είναι ζωτικής σημασίας

Οι επιχειρήσεις και οι κατασκευαστές θα πρέπει να είναι προσεκτικοί στον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζουν και αναπτύσσουν αυτές τις τεχνολογίες, επειδή υπάρχει μεγάλη διαφορά στην πλατφόρμα στην οποία έχουν κατασκευαστεί και μεγιστοποιηθεί για χρήση.

Παρόλο που τεχνολογίες όπως το AR/VR χρησιμοποιούνται εδώ και αρκετά χρόνια, πολλοί κατασκευαστές έχουν αναπτύξει εικονικές λύσεις στις συσκευές, όπου όλα τα τεχνολογικά δεδομένα αποθηκεύονται τοπικά, περιορίζοντας σημαντικά την απόδοση και την κλίμακα που απαιτούνται για τα σημερινά εικονικά σχέδια. Περιορίζει τη δυνατότητα ανταλλαγής γνώσεων μεταξύ οργανισμών που μπορεί να είναι κρίσιμης σημασίας κατά το σχεδιασμό νέων προϊόντων και την κατανόηση του καλύτερου τρόπου για εικονικές κατασκευές.

Οι κατασκευαστές σήμερα ξεπερνούν αυτούς τους περιορισμούς αξιοποιώντας πλατφόρμες AR/VR βασισμένες σε σύννεφο (ή βασισμένες σε απομακρυσμένους διακομιστή) που τροφοδοτούνται από κατανεμημένη αρχιτεκτονική cloud και AI βασισμένη σε 3D όραμα. Αυτές οι πλατφόρμες cloud παρέχουν την επιθυμητή απόδοση και επεκτασιμότητα για την προώθηση της καινοτομίας στον κλάδο σε ταχύτητα και κλίμακα.