Teollisuuden 4.0 Metaverse Avattu: Miten AR/VR, AI ja 3D-Teknologia Voimaavat Seuraavan Teollisen Vallankumouksen

Upotettu sekoitettu todellisuus ja laajennettu todellisuuden teknologiat, jotka koostuvat virtuaalitodellisuudesta (VR) ja lisätystä todellisuudesta (AR), jatkavat olemassa olleen liiketoiminnan innovaatioiden ja laajentumisen avaintekijöinä. Muuttamalla sitä, miten yritykset toimivat, vuorovaikuttavat asiakkaidensa kanssa ja saavuttavat tavoitteensa, tämä teknologinen ratkaisu on vaikuttanut merkittävästi useisiin eri aloihin.

Vaikka ne ovat edelleen kehittymässä, on arvioitu, että sekä AR että VR ylittävät 100 miljoonan käyttäjän maailmanlaajuisesti vuoteen 2027 mennessä¹. Tämän trendin toteutuessa on selvää, että organisaatiot, jotka hyödyntävät AR/VR-sovelluskehityspalveluita luomaan upotettuja kokemuksia käyttäjilleen, menestyvät tänään ja lähitulevaisuudessa.

Mikä on AR/VR

Tavoitteena on parantaa käyttäjän havaintoa ja vuorovaikutusta digitaalisen maailman kanssa, lisätty todellisuus (AR) ja virtuaalitodellisuus (VR) ovat kaksi erillistä mutta liittyvää teknologiaa. Pääerot AR:n ja VR:n välillä ovat laitteet, joita käytetään, ja kokemuksen luonne: AR tapahtuu oikeassa maailmassa, kun taas VR on täysin virtuaalinen.

AR ja VR kuuluvat molemmat upotetun teknologian kategoriaan, jota kutsutaan laajennettuksi todellisuudeksi (XR). On myös sekoitettu todellisuus (MR), joka on perustuu lisättyyn todellisuuteen (AR) ja virtuaalitodellisuuteen (VR). Se yhdistää fyysisen ja digitaalisen maailman luomaan tilan, jossa ne elävät rinnakkain ja viestivät reaaliajassa.

Lisäämällä digitaalista tietoa, kuten kuvia, videoita ja 3D-malleja, fyysiseen ympäristöön, lisätty todellisuus eli AR parantaa, miten käyttäjä havaitsee ja vuorovaikuttaa ympäristönsä kanssa. Digitaalinen sisältö näytetään yleensä reaaliajassa älypuhelimen, tabletin tai erikoistuneiden AR-lasien avulla.

Käyttäjät, jotka käyttävät AR-tekniikkaa, voivat tarkastella ja vuorovaikuttaa virtuaalisten esineiden kanssa, ollen samalla tietoisia lähiympäristöstään. Monia AR-sovelluksia voidaan löytää useilta aloilta, kuten valmistuksesta, rakennuksesta, vähittäiskaupasta, terveydenhuollosta ja muilta.

Virtuaalitodellisuus voi upottaa käyttäjän täysin simuloituun digitaaliseen ympäristöön, joka ei välttämättä muistuta oikeaa maailmaa. Virtuaalinen maailma, johon käyttäjät pääsevät VR-lasien avulla, voi olla interaktiivinen ja reagoiva heidän liikkeisiinsä.

Teknologian tavoitteena on antaa käyttäjille tunne läsnäolosta ja upotuksesta, tekemällä heistä tunteen, että he ovat todella “sisällä” virtuaalisessa ympäristössä. Sekä AR että VR tarjoavat ominaisuuksia, jotka tarjoavat mielenkiintoisia liiketoimintamahdollisuuksia.

Mikä on vielä mielenkiintoisempaa, on se, että nämä upotetut sekoitetun todellisuuden teknologiat yhdistyvät 3D-tekoälyyn (AI), koneoppimiseen (ML), pilvipalveluihin ja Internet of Thingsiin (IoT) voimaamaan kaikkea aina koulutuksesta, suunnittelusta, insinööritöistä, tuotannosta, robotti- ja automaatiosta yrityksille eri aloilla, erityisesti kasvavassa verkkokaupassa. Tämän seurauksena yritykset valmistuksessa, terveydenhuollossa, teknologiassa, rakennusala, energiassa, autoteollisuudessa, ilmailuteollisuudessa ja rahoituspalveluissa (mainittuina muutamia) ovat kilpailukykyisempiä ja paremmin valmistautuneita tulevaan kasvuun.

Lopulta nämä teknologiat hyödynnetään auttamaan yrityksiä tekemään älykkäämpiä päätöksiä ja virtuaalisesti täydentämään inhimillistä pääomaa paremmin palvelemaan asiakkaita. Tämän seurauksena organisaatiot voivat luoda vahvemman ja henkilökohtaisemman kokemuksen asiakkailleen, olipa se loppukäyttäjä tai kumppani toimitusketjussa. Jokaisessa tapauksessa älykkäät, taitavat ja menestyvät organisaatiot siirtävät työkuormansa pilviympäristöön käynnistääkseen ja hallinnoakseen uusia työkaluja skaalautuvaa toimintaa varten.

Missä Upotettu Sekoitetun Todellisuus Jatkaa Haastamista Yrityksille

Haaste on, että nämä teknologiat vaativat runsaasti dataa, kykyä prosessoida suuria määriä dataa täydellisillä nopeuksilla ja kykyä skaalata projekteja tietokoneympäristössä, joka ei usein salli perinteisiä toimistoympäristöjä.

Yritykset, jotka haluavat hyödyntää “Teollisuuden 4.0”:ia metaversumin kautta, tarvitsevat tarkan ja jatkuvan yhdistämisen fyysisten ja virtuaalisten maailmojen välillä. Tämä tarkoittaa monimutkaisten mallien ja kohtauksien renderöintiä valokuvamaisella yksityiskohtaisuudella, renderöinti oikeassa fyysisessä sijainnissa (suhteessa sekä fyysiseen että virtuaaliseen maailmaan) oikeassa mittakaavassa ja oikeassa asennossa. Ajattele tarkkuutta ja täsmällisyyttä, jota vaaditaan AR/VR:n käytössä suunnittelemaan, rakentamaan tai korjaamaan ilmailuteollisuuden moottorin osia tai edistyneitä kirurgisia laitteita, joita käytetään lääketieteellisissä sovelluksissa.

Tämä saavutetaan tänään käyttämällä erillisiä GPU:ita yhdestä tai useasta palvelimesta ja toimittamalla renderöityjä kehyksiä langattomasti tai etäältä head-mounted-näytöille (HMD:ille), kuten Microsoft HoloLensiin ja Oculus Questiin.

3D:n ja AI:n Merkitys Upotetussa Sekoitetussa Todellisuudessa

Yksi avainvaatimus sekoitetun todellisuuden sovelluksille on renderöidä esineen malli tai digitaalinen kaksoiskappale tarkasti. Tämä auttaa antamaan työohjeita kokoonpanolle ja koulutukselle ja havaitsemaan virheitä tai puutteita valmistuksessa. Käyttäjä voi myös seurata esinettä (esineitä) ja säätää renderöintiä työn edetessä.

Useimmat laitteiston omat esineiden seurantajärjestelmät käyttävät 2D-kuva- ja/tai merkkien perusteista seurantaa. Tämä rajoittaa merkittävästi ylennyskohdan tarkkuutta 3D:ssa, koska 2D-seuranta ei voi arvioida syvyyttä korkealla tarkkuudella, ja siten mittakaavaa ja asentoa. Tämä tarkoittaa, että vaikka käyttäjät voivat saada näyttävän hyvän vastineen katsellessaan yhdestä kulmasta ja/tai asemasta, ylennys menettää sijaintinsa, kun käyttäjä liikkuu 6DOF:issa. Lisäksi esineen havaitseminen, tunnistaminen ja sen mittakaavan ja suunnan arviointi – kutsutaan esineen rekisteröinniksi – saavutetaan useimmissa tapauksissa laskemalla tai käyttämällä yksinkertaisia tietokoneen näkötekniikoita standardien koulutuskirjastojen (esim. Google MediaPipe, VisionLib) kanssa. Tämä toimii hyvin säännöllisille ja/tai pienemmille ja yksinkertaisemmille esineille, kuten käsille, kasvoille, kupille, tuoleille, pyörille, säännöllisille geometrisille rakenteille jne. Kuitenkin suurten, monimutkaisten esineiden osalta yritysten käytössä ei ole helposti saatavilla merkittyjä koulutusaineistoja (erityisesti 3D:ssa). Tämä tekee vaikeaksi, ellei mahdotonksi, käyttää 2D-kuvaan perustuvaa seurantaa yhdistämään, renderöidä ja pysyvästi seurata esinettä ja yhdistää renderöity malli siihen 3D:ssa.

Yritykset ylittävät nämä haasteet hyödyntämällä 3D-ympäristöjä ja AI-tekniikkaa upotettuihin sekoitettuihin todellisuuden suunnittelu-/rakennushankkeisiinsa.

Syväoppimiseen perustuva 3D-AI sallii käyttäjien tunnistaa 3D-esineitä mielivaltaisella muodolla ja koolla eri suunnissa korkealla tarkkuudella 3D-avaruudessa. Tämä lähestymistapa on skaalautuva mielivaltaisen muodon kanssa ja soveltuu käytettäväksi yritysten käytössä olevissa tapauksissa, joissa vaaditaan monimutkaisten 3D-mallien ja digitaalisten kaksoiskappaleiden renderöintiä ja yhdistämistä niiden vastaavien oikean maailman vastineiden kanssa.

Tämä voidaan myös skaalata rekisteröintiin osittain valmisteltujen rakenteiden kanssa täydellisen 3D-mallin kanssa, sallien jatkuvan rakentamisen ja kokoonpanon. Käyttäjät saavuttavat tarkkuuden millimetreissä esineen rekisteröinnissä ja renderöinnissä tämän alustan lähestymistavan ylittäessä nykyisen laitteistopohjaisen lähestymistavan rajoitukset. Tämä 3D-esineiden seurantamenetelmä sallii käyttäjien todella yhdistää fyysisen ja virtuaalisen maailman yritysten sovelluksissa, avaen monia käyttökohteita, mukaan lukien koulutuksen tarkoilla kontekstuaalisilla työohjeilla, virheiden ja virhetilanteiden havaitsemisen rakentamisessa ja kokoonpanossa sekä 3D-suunnittelun ja insinööritöiden elämänkokoon renderöinnillä ja ylennyskohdalla.

Miksi Työskentely Pilviympäristössä on Kriittistä

Yritykset ja valmistajat tulisi olla varovaisia siinä, miten suunnittelevat ja käyttöönottoivat näitä teknologioita, koska on suuri ero alustassa, jolle ne on rakennettu ja maksimoitu käytettäväksi.

Vaikka teknologiat kuten AR/VR ovat olleet käytössä useita vuosia, monet valmistajat ovat ottaneet käyttöön virtuaalisia ratkaisuja laitteistoon, jossa kaikki teknologian data on tallennettu paikallisesti, mikä rajoittaa merkittävästi suorituskykyä ja skaalautuvuutta, joita tarvitaan tänään virtuaalisten suunnitelmien toteuttamiseen. Se rajoittaa kykyä jakaa tietoa organisaatioiden välillä, mikä voi olla kriittistä suunniteltaessa uusia tuotteita ja ymmärrettäessä parasta tapaa virtuaalisten rakennusten toteuttamiseen.

Valmistajat ylittävät nämä rajoitukset hyödyntämällä pilvipohjaisia (tai etäpalvelimien perusteisia) AR/VR-alustoja, jotka perustuvat hajautettuun pilviarkkitehtuuriin ja 3D-näköön perustuvaan tekoälyyn. Nämä pilvi-alustat tarjoavat toivottua suorituskykyä ja skaalautuvuutta ajamaan innovaatiota alalla nopeasti ja skaalautuvasti.