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

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

Podczas gdy jeszcze w fazie początkowej, szacuje się, że zarówno AR, jak i VR przekroczą 100 milionów użytkowników na całym świecie do 2027¹. W realizacji tego trendu jest jasne, że organizacje, które przyjmują usługi tworzenia aplikacji AR/VR w celu tworzenia 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, rzeczywistość rozszerzona (AR) i wirtualna (VR) są dwiema odrębnymi, ale powiązanymi technologiami. Główne różnice między AR i VR dotyczą urządzeń używanych i natury doświadczenia: AR odbywa się w środowisku rzeczywistym, podczas gdy VR jest całkowicie wirtualna.

AR i VR są częścią kategorii technologii immersyjnych znanej jako XR, czyli Rozszerzona Rzeczywistość. Istnieje również rzeczywistość mieszana (MR), która jest po prostu połączeniem rzeczywistości rozszerzonej (AR) i wirtualnej (VR). Łączy świat fizyczny i cyfrowy, tworząc przestrzeń, w której współistnieją i komunikują się w czasie rzeczywistym.

Poprzez nałożenie cyfrowych danych, takich jak obrazy, filmy i modele 3D, na środowisko fizyczne, rzeczywistość rozszerzona, czyli AR, poprawia sposób, w jaki użytkownik postrzega i wchodzi w interakcje ze swoim otoczeniem. Zawartość cyfrowa jest zwykle wyświetlana w czasie rzeczywistym przy użyciu smartfona, tabletu lub specjalistycznych okularów AR.

Podczas gdy użytkownicy technologii AR są świadomi swojego bezpośredniego otoczenia, mogą oni wyświetlać i wchodzić w interakcje z obiektami wirtualnymi. Wiele aplikacji AR można znaleźć w różnych sektorach, w tym w produkcji, budownictwie, handlu detalicznym, opiece zdrowotnej i innych.

Rzeczywistość wirtualna może całkowicie zanurzyć użytkownika w symulowanym środowisku cyfrowym, które nie musi przypominać świata rzeczywistego. Świat wirtualny, do którego użytkownicy wchodzą, nosząc zestaw VR, może być interaktywny i odpowiadać na ich ruchy.

Technologia ta ma na celu dać użytkownikom poczucie obecności i immersji, sprawiając, że czują się jakby byli “wewnątrz” środowiska wirtualnego. Zarówno AR, jak i VR mają wyjątkowe cechy, które prezentują interesujące możliwości biznesowe.

Co jest jeszcze bardziej interesujące, to to, 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 szkolenia, projektowania, inżynierii, produkcji, robotyki i automatyki dla firm z różnych branż, zwłaszcza w rosnącym środowisku e-commerce. W wyniku tego przedsiębiorstwa w produkcji, opiece zdrowotnej, technologii, 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 do pomocy firmom w podejmowaniu bardziej inteligentnych decyzji oraz do wirtualnego uzupełnienia kapitału ludzkiego w lepszej obsłudze klienta. Dzięki temu organizacje mogą tworzyć bardziej solidne i personalizowane doświadczenia dla klientów, niezależnie od tego, czy jest to konsument końcowy, czy partner w łańcuchu dostaw. W każdym przypadku inteligentne, przebiegłe i sukcesywnie organizacje przenoszą swoje infrastruktury obciążeń do środowisk chmurowych, aby uruchomić i zarządzać nowymi narzędziami dla operacji skalowalnych.

Gdzie Immergyjna Rzeczywistość Mieszana Nadal Wyzwala Przedsiębiorstwa

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

Przedsiębiorstwa, które chcą wykorzystać “Przemysł 4.0” przez 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 rzeczywistych i wirtualnych) z odpowiednią skalą i dokładnym położeniem. Pomyśl o dokładności i precyzyjnym charakterze wymaganym przy wykorzystaniu AR/VR do projektowania, budowy lub naprawy elementów silnika lotniczego lub zaawansowanego urządzenia chirurgicznego stosowanego w aplikacjach medycznych.

To jest osiągane dzisiaj przez użycie dyskretnych GPU z jednego lub więcej serwerów i dostarczanie wyrenderowanych klatek bezprzewodowo lub zdalnie do zestawów VR, takich jak Microsoft HoloLens i Oculus Quest.

Ważność 3D & AI w Immergyjnej Rzeczywistości Mieszanej

Jednym z kluczowych wymagań dla aplikacji rzeczywistości mieszanej jest precyzyjne nałożenie na obiekt jego modelu lub cyfrowego bliźniaka. Pomaga to w dostarczaniu 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 znacznikach. To poważnie ogranicza dokładność nałożenia w 3D, ponieważ śledzenie 2D nie może oszacować głębi z wysoką dokładnością, a w konsekwencji skali i położenia. Oznacza to, że nawet jeśli użytkownicy mogą uzyskać to, co wygląda na dobre dopasowanie, patrząc z jednego kąta i/lub pozycji, nałożenie traci wyrównanie, gdy użytkownik porusza się w 6DOF. Również wykrywanie obiektu, identyfikacja i jego skala oraz estymacja orientacji — zwana rejestracją obiektu — są osiągane w większości przypadków komputacyjnie lub przy użyciu prostych metod widzenia komputerowego ze 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 renderowanego modelu z nim w 3D.

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

Głębokie uczenie oparte na 3D AI pozwala użytkownikom identyfikować obiekty 3D dowolnego kształtu i rozmiaru 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 można również skalować 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 tym podejściem, pokonując ograniczenia obecnego podejścia opartego na urządzeniu. To podejście do śledzenia obiektu 3D pozwoli użytkownikom na prawdziwe połączenie świata rzeczywistego i wirtualnego w aplikacjach przedsiębiorstw, otwierając wiele zastosowań, w tym szkolenia z precyzyjnymi instrukcjami pracy, 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 wdrożenie tych technologii, ponieważ istnieje znaczna różnica w platformie, na której są one budowane i zoptymalizowane do użycia.

Chociaż technologie takie jak AR/VR są stosowane od kilku lat, wiele producentów wdrożyło rozwiązania wirtualne na urządzeniach, gdzie wszystkie dane technologiczne są przechowywane lokalnie, co poważnie ogranicza wydajność i skalę potrzebną dzisiaj w wirtualnych projektach. Ogranicza to możliwość współdzielenia wiedzy między organizacjami, co może być kluczowe podczas projektowania nowych produktów i zrozumienia najlepszych sposobów wirtualnej budowy.

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