Przemysł 4.0 Metaverse Odblokowany: Jak AR/VR, AI i Technologia 3D Napędzają Następną Rewolucję Przemysłową

Immersyjna rzeczywistość mieszana i technologie rozszerzonej rzeczywistości, które składają się z wirtualnej rzeczywistości (VR) i rozszerzonej rzeczywistości (AR), nadal są kluczowymi czynnikami napędzającymi innowacje i rozwój biznesu. Przez transformację sposobu, w jaki firmy funkcjonują, wchodzą w interakcje z klientami i osiągają cele, ten zestaw rozwiązań technologicznych ma znaczący wpływ na wiele branż.

Jeszcze w fazie rozwoju, szacuje się, że zarówno AR, jak i VR przekroczą 100 milionów użytkowników na całym świecie do 2027 roku¹. W związku z tym trendem, jest jasne, że organizacje, które przyjmują usługi tworzenia aplikacji AR/VR w celu stworzenia immersyjnych doświadczeń dla swoich użytkowników, będą się wyróżniać dzisiaj i w najbliższej przyszłości.

Co to jest AR/VR

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

AR i VR są obie zawarte w kategorii immersyjnej techniki znanej jako XR, czyli Rozszerzona Rzeczywistość. Istnieje również rzeczywistość mieszana (MR), która jest podstawowo połączeniem rozszerzonej rzeczywistości (AR) i wirtualnej rzeczywistości (VR). Łączy świat fizyczny i cyfrowy, tworząc przestrzeń, w której współistnieją i komunikują się w czasie rzeczywistym.

Poprzez nakładanie cyfrowych danych, takich jak obrazy, filmy i modele 3D, na środowisko fizyczne, rozszerzona rzeczywistość, czyli AR, poprawia sposób, w jaki użytkownik postrzega i wchodzi w interakcje ze swoim otoczeniem. Treści cyfrowe są zwykle wyświetlane w czasie rzeczywistym za pomocą smartfona, tabletu lub specjalistycznych okularów AR.

Użytkownicy technologii AR mogą wyświetlać i wchodzić w interakcje z obiektami wirtualnymi, będąc jednocześnie świadomymi swojego bezpośredniego otoczenia. Wiele aplikacji AR można znaleźć w różnych sektorach, w tym w produkcji, budownictwie, handlu detalicznym, opiece zdrowotnej i innych.

Wirtualna rzeczywistość może całkowicie zanurzyć użytkownika w środowisku cyfrowym, które jest symulowane i nie musi przypominać świata rzeczywistego. Świat wirtualny, do którego użytkownicy wchodzą, nosząc okulary VR, może być interaktywny i reagować na ich ruchy.

Cel tej technologii jest taki, aby dać użytkownikom poczucie obecności i immersji, sprawiając, że czują się tak, jakby byli naprawdę “wewnątrz” środowiska wirtualnego. Zarówno AR, jak i VR mają wyjątkowe cechy, które przedstawiają interesujące możliwości biznesowe.

To, co jest jeszcze bardziej interesujące, to fakt, że te immersyjne technologie rzeczywistości mieszanej łączą się z 3D sztuczną inteligencją (AI), uczeniem maszynowym (ML), usługami chmurowymi i Internetem Rzeczy (IoT), aby napędzać wszystko, od szkoleń, projektowania, inżynierii, produkcji, robotyki i automatyki dla firm z różnych branż, szczególnie w rosnącym środowisku e-commerce. W rezultacie, przedsiębiorstwa w produkcji, opiece zdrowotnej, technologiach, budownictwie, energetyce, motoryzacji, lotnictwie i usługach finansowych (by wymienić tylko kilka) są bardziej konkurencyjne i lepiej przygotowane do przyszłego wzrostu.

Ostatecznie, te technologie są wykorzystywane, aby pomóc firmom podejmować bardziej inteligentne decyzje oraz wirtualnie uzupełniać kapitał ludzki, aby lepiej służyć klientom. Dzięki temu organizacje mogą tworzyć bardziej solidne i personalizowane doświadczenia dla klientów, czy to jako konsumenci końcowi, czy partnerzy w łańcuchu dostaw. W każdym przypadku, inteligentne, przebiegłe i udane organizacje przenoszą swoje infrastruktury obciążeń do środowisk chmurowych, aby uruchamiać i zarządzać nowymi narzędziami dla operacji skalowalnych.

Gdzie Immersyjna Rzeczywistość Mieszana Nadal Wyzywa Przedsiębiorstwa

Wyzwaniem jest to, że te technologie wymagają dużych ilości danych, możliwości przetwarzania ogromnych ilości danych z niezwykłą szybkością oraz możliwości skalowania projektów w środowisku komputerowym, które nie zawsze jest możliwe w tradycyjnych środowiskach biurowych.

Przedsiębiorstwa, które chcą wykorzystać “Przemysł 4.0” za pomocą metaverse, wymagają precyzyjnego i trwałego połączenia świata rzeczywistego i wirtualnego. Oznacza to renderowanie złożonych modeli i scen w fotorealistycznych detalach, renderowanych w odpowiedniej lokalizacji fizycznej (w odniesieniu do obu światów) z odpowiednią skalą i precyzyjną postawą. Wyobraź sobie dokładność i precyzyjny charakter niezbędny do wykorzystania AR/VR w projektowaniu, budowaniu lub naprawie elementów silnika lotniczego lub zaawansowanego urządzenia chirurgicznego stosowanego w aplikacjach medycznych.

To jest osiągane dzisiaj przez wykorzystanie dyskretnych GPU z jednego lub więcej serwerów i dostarczanie wyrenderowanych klatek bezprzewodowo lub zdalnie do urządzeń noszonych na głowie (HMD), takich jak Microsoft HoloLens i Oculus Quest.

Ważność 3D i AI w Immersyjnej Rzeczywistości Mieszanej

Jednym z kluczowych wymagań dla aplikacji rzeczywistości mieszanej jest precyzyjne nałożenie modelu lub cyfrowego bliźniaka na obiekt. Pomaga to w świadczeniu instrukcji pracy dla montażu i szkolenia oraz w wykrywaniu błędów lub wad w produkcji. Użytkownik może również śledzić obiekt(y) i dostosowywać renderowanie w miarę postępu pracy.

Większość systemów śledzenia obiektów na urządzeniu wykorzystuje śledzenie oparte na obrazie 2D i/lub oparte na markerach. To znacznie ogranicza dokładność nałożenia w 3D, ponieważ śledzenie 2D nie może oszacować głębi z wysoką dokładnością, a w konsekwencji skali i postawy. Oznacza to, że nawet jeśli użytkownicy mogą uzyskać to, co wygląda na dobre dopasowanie, patrząc z jednego kąta i/lub pozycji, nałożenie traci współosiowość, gdy użytkownik porusza się w 6DOF. Ponadto, wykrywanie obiektu, identyfikacja i estymacja skali oraz orientacji — zwana rejestracją obiektu — jest osiągana, w większości przypadków, komputacyjnie lub przy użyciu prostych metod widzenia komputerowego z standardowymi bibliotekami szkoleniowymi (przykłady: Google MediaPipe, VisionLib). Działa to dobrze dla regularnych i/lub mniejszych i prostszych obiektów, takich jak ręce, twarze, filiżanki, stoły, krzesła, koła, regularne struktury geometryczne itp. Jednak dla dużych, złożonych obiektów w przypadkach użycia przedsiębiorstw, danych szkoleniowych (zwłaszcza w 3D) nie jest łatwo dostępnych. To sprawia, że trudno, jeśli nie niemożliwe, wykorzystać śledzenie oparte na obrazie 2D do wyrównania, nałożenia i trwałego śledzenia obiektu oraz połączenia wyrenderowanego modelu z nim w 3D.

Użytkownicy na poziomie przedsiębiorstw pokonują te wyzwania, wykorzystując środowiska 3D i technologie AI w swoich projektach immersyjnej rzeczywistości mieszanej.

Głębokie uczenie oparte na 3D AI pozwala użytkownikom identyfikować obiekty 3D o dowolnym kształcie i rozmiarze w różnych orientacjach z wysoką dokładnością w przestrzeni 3D. Ten podejście jest skalowalne dla dowolnego kształtu i nadaje się do użycia w przypadkach użycia przedsiębiorstw wymagających renderowania nałożenia złożonych modeli 3D i cyfrowych bliźniaków z ich odpowiednikami w świecie rzeczywistym.

To może być również skalowane do rejestracji z częściowo ukończonymi strukturami z pełnymi modelami 3D, umożliwiając kontynuację budowy i montażu. Użytkownicy osiągają dokładność na poziomie milimetrów w rejestracji obiektu i renderowaniu z tego podejścia, pokonując ograniczenia obecnego podejścia opartego tylko na urządzeniu. To podejście do śledzenia obiektów 3D pozwoli użytkownikom naprawdę połączyć światy rzeczywisty i wirtualny w aplikacjach przedsiębiorstw, otwierając wiele zastosowań, w tym szkolenia z precyzyjnymi instrukcjami roboczymi, wykrywanie błędów i wad w budowie i montażu, oraz projektowanie i inżynieria 3D z renderowaniem i nałożeniem w pełnym rozmiarze.

Dlaczego Praca w Środowisku Chmurowym Jest Niezwykle Ważna

Przedsiębiorstwa i producenci powinni być ostrożni w tym, jak projektują i wdrażają te technologie, ponieważ istnieje znaczna różnica w platformie, na której są one budowane i zoptymalizowane do użycia.

Chociaż technologie takie jak AR/VR są używane od kilku lat, wiele producentów wdrożyło rozwiązania wirtualne na urządzeniach, gdzie wszystkie dane technologiczne są przechowywane lokalnie, co znacznie ogranicza wydajność i skalę potrzebną dzisiaj w wirtualnych projektach. Ogranicza to możliwość współdzielenia wiedzy między organizacjami, co może być kluczowe przy projektowaniu nowych produktów i zrozumieniu najlepszych sposobów wirtualnych budów.

Producenci dzisiaj pokonują te ograniczenia, wykorzystując platformy AR/VR oparte na chmurze (lub serwerach zdalnych) napędzane przez rozproszoną architekturę chmury i 3D AI oparte na widzeniu. Te platformy chmurowe zapewniają pożądaną wydajność i skalowalność, aby napędzać innowacje w branży z prędkością i skalą.