Odblokowany Metaverse Przemysłu 4.0: Jak technologie AR/VR, AI i 3D napędzają kolejną rewolucję przemysłową

Wciągająca rzeczywistość mieszana i technologie rzeczywistości rozszerzonej, na które składają się rzeczywistość wirtualna (VR) i rzeczywistość rozszerzona (AR), nadal są kluczowymi czynnikami napędzającymi innowacje i ekspansję biznesową. Zmieniając sposób działania firm, interakcji z klientami i osiągania celów, ten zestaw rozwiązań technologicznych wywarł znaczący wpływ na wiele branż.

Szacuje się, że liczba użytkowników AR i VR na całym świecie, choć wciąż w powijakach, do roku 100 przekroczy 2027 milionów¹. Realizując ten trend, jasne jest, że organizacje korzystające z usług tworzenia aplikacji AR/VR w celu tworzenia wciągających doświadczeń dla swoich użytkowników osiągną sukces dzisiaj i w najbliższej przyszłości.

Co to jest AR/VR

Mając na celu poprawę percepcji i interakcji użytkownika ze światem cyfrowym, rzeczywistość rozszerzona (AR) i rzeczywistość wirtualna (VR) to dwie odrębne, ale powiązane ze sobą technologie. Główne różnice między AR a VR to używane urządzenia oraz charakter doświadczenia: AR odbywa się w środowisku rzeczywistym, podczas gdy VR jest całkowicie wirtualny.

Zarówno AR, jak i VR zaliczają się do kategorii technologii immersyjnych znanej jako XR lub Rozszerzona Rzeczywistość. Istnieje również rzeczywistość mieszana (MR), która w istocie jest połączeniem rzeczywistości rozszerzonej (AR) i rzeczywistości wirtualnej (VR). Łączy świat fizyczny i cyfrowy, tworząc przestrzeń, w której żyją obok siebie i komunikują się w czasie rzeczywistym.

Nakładając dane cyfrowe, takie jak obrazy, filmy i modele 3D, na środowisko fizyczne, rzeczywistość rozszerzona (AR) poprawia sposób, w jaki użytkownik postrzega otoczenie i wchodzi w interakcję z nim. Treści cyfrowe są zazwyczaj wyświetlane w czasie rzeczywistym za pomocą smartfona, tabletu lub specjalistycznych okularów AR.

Użytkownicy technologii AR, mając świadomość swojego najbliższego otoczenia, mogą przeglądać wirtualne obiekty i wchodzić z nimi w interakcję. Liczne zastosowania AR można znaleźć w różnych sektorach, w tym w produkcji, budownictwie, handlu detalicznym, służbie zdrowia i nie tylko.

Wirtualna rzeczywistość może całkowicie zanurzyć użytkownika w symulowanym środowisku cyfrowym, które może wcale nie przypominać świata rzeczywistego. Wirtualny świat, do którego wchodzą użytkownicy noszący gogle VR, może być interaktywny i reagować na ich ruchy.

Celem tej technologii jest zapewnienie użytkownikom poczucia obecności i zanurzenia, sprawiając, że poczują się, jakby rzeczywiście znajdowali się „wewnątrz” wirtualnego środowiska. Zarówno AR, jak i VR mają charakterystyczne cechy, które stwarzają intrygujące możliwości biznesowe.

Co jeszcze bardziej interesujące, te wciągające technologie rzeczywistości mieszanej łączą się ze sztuczną inteligencją 3D (AI), uczeniem maszynowym (ML), usługami w chmurze i Internetem rzeczy (IoT), aby zasilać wszystko, od szkoleń, projektowania, inżynierii, produkcji i robotyki i automatyzacja dla firm z różnych branż, zwłaszcza w rozwijającym się środowisku handlu elektronicznego. W rezultacie przedsiębiorstwa z branży produkcyjnej, opieki zdrowotnej, technologicznej, budowlanej, energetycznej, motoryzacyjnej, lotniczej i usług finansowych (by wymienić tylko kilka) są bardziej konkurencyjne i mają dobrą pozycję do przyszłego wzrostu.

Ostatecznie technologie te są wykorzystywane, aby pomóc firmom w podejmowaniu bardziej inteligentnych decyzji i wirtualnie uzupełniać kapitał ludzki, aby lepiej służyć klientom. W ten sposób organizacje mogą zapewnić klientom solidniejsze i bardziej spersonalizowane doświadczenia, niezależnie od tego, czy są to konsument końcowy, czy partner w łańcuchu dostaw. W każdym przypadku inteligentne, doświadczone i odnoszące sukcesy organizacje przenoszą swoją infrastrukturę obciążeniową do środowisk chmurowych, aby uruchomić nowe narzędzia umożliwiające skalowalne operacje i zarządzać nimi.

Gdzie wciągająca rzeczywistość mieszana nadal stanowi wyzwanie dla przedsiębiorstw

Wyzwanie polega na tym, że technologie te wymagają dużych dawek danych, możliwości przetwarzania ogromnych ilości danych z nienaganną szybkością oraz możliwości skalowania projektów w środowisku komputerowym, co często nie pozwala na to w tradycyjnych środowiskach biurowych.

Przedsiębiorstwa chcące wykorzystać „Przemysł 4.0” za pośrednictwem metaświata wymagają precyzyjnej i trwałej fuzji świata rzeczywistego i wirtualnego. Oznacza to renderowanie złożonych modeli i scen z fotorealistycznymi szczegółami, we właściwym miejscu fizycznym (zarówno w odniesieniu do świata rzeczywistego, jak i wirtualnego), z odpowiednią skalą i dokładną pozą. Pomyśl o dokładności i precyzji wymaganej przy wykorzystaniu AR/VR do projektowania, budowy lub naprawy komponentów silnika lotniczego lub zaawansowanego urządzenia chirurgicznego stosowanego w zastosowaniach medycznych.

Osiąga się to obecnie poprzez wykorzystanie oddzielnych procesorów graficznych z jednego lub większej liczby serwerów i dostarczanie wyrenderowanych klatek bezprzewodowo lub zdalnie do wyświetlaczy montowanych na głowie (HMD), takich jak Microsoft HoloLens i Oculus Quest.

Znaczenie 3D i sztucznej inteligencji w wciągającej rzeczywistości mieszanej

Jednym z kluczowych wymagań zastosowań rzeczywistości mieszanej jest precyzyjne nałożenie na obiekt jego modelu lub cyfrowego bliźniaka. Pomaga to w zapewnieniu instrukcji roboczych dotyczących montażu i szkolenia, a także wychwyceniu wszelkich błędów i wad produkcyjnych. Użytkownik może także śledzić obiekt(y) i dostosowywać renderowanie w miarę postępu pracy.

Większość systemów śledzenia obiektów na urządzeniu wykorzystuje śledzenie oparte na obrazach 2D i/lub znacznikach. To poważnie ogranicza dokładność nakładki w 3D, ponieważ śledzenie 2D nie jest w stanie z dużą dokładnością oszacować głębokości, a co za tym idzie skali i pozy. Oznacza to, że chociaż użytkownicy mogą uzyskać coś, co wygląda na dobrze dopasowane, patrząc pod jednym kątem i/lub w jednej pozycji, nakładka traci wyrównanie, gdy użytkownik porusza się w rozdzielczości 6DOF. Również wykrywanie, identyfikacja oraz szacowanie skali i orientacji obiektu – zwane rejestracją obiektu – odbywa się w większości przypadków obliczeniowo lub przy użyciu prostych metod widzenia komputerowego ze standardowymi bibliotekami szkoleniowymi (przykłady: Google MediaPipe, VisionLib). Działa to dobrze w przypadku zwykłych i/lub mniejszych i prostszych obiektów, takich jak dłonie, twarze, kubki, stoły, krzesła, koła, struktury o regularnej geometrii itp. Jednakże w przypadku dużych, złożonych obiektów w przypadkach użycia w przedsiębiorstwie, oznaczone dane szkoleniowe (bardziej w 3D) nie jest łatwo dostępny. Utrudnia to, jeśli nie uniemożliwia, wykorzystanie śledzenia opartego na obrazach 2D do wyrównywania, nakładania i ciągłego śledzenia obiektu oraz łączenia z nim wyrenderowanego modelu w 3D.

Użytkownicy na poziomie korporacyjnym pokonują te wyzwania, wykorzystując środowiska 3D i technologię sztucznej inteligencji w swoich wciągających projektach projektowania/budowania w rzeczywistości mieszanej.

Oparta na głębokim uczeniu sztuczna inteligencja 3D umożliwia użytkownikom identyfikację obiektów 3D o dowolnym kształcie i rozmiarze w różnych orientacjach z dużą dokładnością w przestrzeni 3D. Podejście to można skalować do dowolnego kształtu i można je zastosować w przedsiębiorstwach wymagających nałożenia renderowania złożonych modeli 3D i cyfrowych bliźniaków na ich rzeczywiste odpowiedniki.

Można to również skalować, aby dopasować je do częściowo ukończonych konstrukcji z kompletnymi modelami 3D, umożliwiając ciągłą budowę i montaż. Użytkownicy osiągają milimetrową dokładność rejestracji i renderowania obiektów dzięki podejściu opartemu na platformie, które przezwycięża ograniczenia obecnego podejścia opartego wyłącznie na urządzeniach. Takie podejście do śledzenia obiektów 3D umożliwi użytkownikom rzeczywiste połączenie świata rzeczywistego i wirtualnego w aplikacjach korporacyjnych, otwierając wiele zastosowań, w tym między innymi: szkolenia z precyzyjnymi kontekstowymi instrukcjami pracy, wykrywanie defektów i błędów w budownictwie i montażu oraz projektowanie 3D i inżynieria z renderowaniem 3D i nakładką w naturalnej wielkości.

Dlaczego praca w środowisku chmury jest kluczowa

Przedsiębiorstwa i producenci powinni zachować ostrożność przy projektowaniu i wdrażaniu tych technologii, ponieważ istnieje ogromna różnica w platformie, na której są zbudowane i zmaksymalizowane do użytku.

Mimo że technologie takie jak AR/VR są w użyciu od kilku lat, wielu producentów wdrożyło na urządzeniach rozwiązania wirtualne, w których wszystkie dane technologiczne są przechowywane lokalnie, co poważnie ogranicza wydajność i skalę potrzebne w dzisiejszych projektach wirtualnych. Ogranicza to możliwość dzielenia się wiedzą między organizacjami, co może mieć kluczowe znaczenie przy projektowaniu nowych produktów i zrozumieniu najlepszego sposobu na wirtualne budowanie.

Producenci pokonują dziś te ograniczenia, wykorzystując platformy AR/VR oparte na chmurze (lub zdalnym serwerze) oparte na architekturze chmury rozproszonej i sztucznej inteligencji opartej na wizji 3D. Te platformy chmurowe zapewniają pożądaną wydajność i skalowalność, aby szybko i na dużą skalę wprowadzać innowacje w branży.