Industry 4.0 Metaverse Unlocked: Hur AR/VR, AI och 3D-teknik driver nästa industriella revolution

Uppslukande blandad verklighet och utökad verklighetsteknik, som består av virtuell verklighet (VR) och förstärkt verklighet (AR), fortsätter att vara viktiga drivande faktorer för affärsinnovation och expansion. Genom att förändra hur företag sköter sig, interagerar med sina kunder och uppnår sina mål, har denna uppsättning tekniska lösningar haft en betydande inverkan i flera branscher.

Medan det fortfarande är i sin linda, beräknas det att både AR och VR kommer att överträffa 100 miljoner användare över hela världen år 2027¹. När man förverkligar denna trend är det tydligt att organisationer som använder AR/VR-apputvecklingstjänster för att skapa uppslukande upplevelser för sina användare kommer att utmärka sig idag och i en nära framtid.

Vad är AR/VR

Syftet är att förbättra användarens uppfattning och interaktion med den digitala världen, augmented reality (AR) och virtual reality (VR) är två separata men relaterade teknologier. De huvudsakliga skillnaderna mellan AR och VR är enheterna som används och upplevelsens karaktär: AR äger rum i en verklig miljö, medan VR är helt virtuellt.

AR och VR ingår båda i kategorin uppslukande teknologi som kallas XR, eller Extended Reality. Det finns också mixed reality (MR), som i huvudsak är en kombination av augmented reality (AR) och virtuell verklighet (VR). Den kombinerar den fysiska och digitala världen för att bygga ett utrymme där de lever sida vid sida och kommunicerar i realtid.

Genom att överlagra digital data som bilder, videor och 3D-modeller på den fysiska miljön, förbättrar förstärkt verklighet eller AR hur en användare uppfattar och interagerar med sin omgivning. Det digitala innehållet visas vanligtvis i realtid med hjälp av en smartphone, surfplatta eller specialiserade AR-glasögon.

Samtidigt som de fortfarande är medvetna om sin omedelbara omgivning kan användare av AR-teknik se och interagera med virtuella objekt. Många AR-applikationer kan hittas inom en rad olika sektorer, inklusive tillverkning, konstruktion, detaljhandel, hälsovård och mer.

Virtual Reality kan helt sänka en användare i en digital miljö som är simulerad och kanske inte alls liknar den verkliga världen. Den virtuella värld som användare går in i när de bär ett VR-headset kan vara interaktiv och lyhörd för deras rörelser.

Tekniken syftar till att ge användarna en känsla av närvaro och fördjupning genom att få dem att känna att de faktiskt är "inne i" en virtuell miljö. Både AR och VR har distinkta egenskaper som erbjuder spännande affärsmöjligheter.

Vad som är ännu mer intressant är att dessa uppslukande mixed reality-tekniker kombineras med 3D artificiell intelligens (AI), maskininlärning (ML), molntjänster och Internet of Things (IoT) för att driva allt från utbildning, design, ingenjörskonst, produktion, robotteknik och automatisering för företag över branscher, särskilt i den växande e-handelsmiljön. Som ett resultat är företag inom tillverkning, sjukvård, teknik, konstruktion, energi, fordon, flyg och finansiella tjänster (för att nämna några) mer konkurrenskraftiga och väl positionerade för framtida tillväxt.

I slutändan utnyttjas dessa teknologier för att hjälpa företag att fatta mer intelligenta beslut och för att praktiskt taget komplettera mänskligt kapital för att bättre betjäna kunden. Genom att göra det kan organisationer skapa en mer robust och personlig upplevelse för kunder, oavsett om det är en slutkonsument eller en partner längs leverantörskedjan. I alla fall flyttar smarta, kunniga och framgångsrika organisationer sin arbetsbelastningsinfrastruktur till molnmiljöer för att lansera och hantera nya verktyg för skalbar verksamhet.

Där uppslukande blandad verklighet fortsätter att utmana företag

Utmaningen är att dessa tekniker kräver stora doser av data, förmågan att bearbeta stora mängder data med oklanderliga hastigheter och förmågan att skala projekt i en datormiljö som inte ofta tillåter i traditionella kontorsmiljöer.

Företag som vill utnyttja "Industry 4.0" genom metaversen kräver en exakt och ihållande sammansmältning av den verkliga och virtuella världen. Detta innebär att rendera komplexa modeller och scener i fotorealistiska detaljer, renderade på rätt fysisk plats (med hänsyn till både den verkliga och virtuella världen) med rätt skala och exakt pose. Tänk på den noggrannhet och exakta karaktär som krävs för att utnyttja AR/VR för att designa, bygga eller reparera komponenter i en flygbolagsmotor eller en avancerad kirurgisk utrustning som används i medicinska tillämpningar.

Detta uppnås idag genom att använda diskreta GPU:er från en eller flera servrar och leverera de renderade ramarna trådlöst eller på distans till huvudmonterade skärmar (HMDs) som Microsoft HoloLens och Oculus Quest.

Vikten av 3D och AI i uppslukande blandad verklighet

Ett av nyckelkraven för blandade verklighetstillämpningar är att exakt överlägga ett objekt dess modell eller den digitala tvillingen. Detta hjälper till att tillhandahålla arbetsinstruktioner för montering och utbildning och att fånga upp eventuella fel eller defekter i tillverkningen. Användaren kan också spåra objektet/objekten och justera renderingen allt eftersom arbetet fortskrider.

De flesta objektspårningssystem på enheten använder 2D-bild och/eller markörbaserad spårning. Detta begränsar avsevärt överlagringsnoggrannheten i 3D eftersom 2D-spårning inte kan uppskatta djupet med hög noggrannhet, och följaktligen skalan och ställningen. Detta innebär att även om användare kan få vad som ser ut som en bra matchning när de tittar från en vinkel och/eller position, förlorar överlägget anpassningen när användaren rör sig i 6DOF. Objektdetektering, identifiering och dess skala och orienteringsuppskattning – kallad objektregistrering – uppnås, i de flesta fall, beräkningsmässigt eller med enkla datorseendemetoder med standardutbildningsbibliotek (exempel: Google MediaPipe, VisionLib). Detta fungerar bra för vanliga och/eller mindre och enklare föremål som händer, ansikten, koppar, bord, stolar, hjul, vanliga geometristrukturer, etc. Men för stora, komplexa föremål i företagsanvändningsfall, märkta utbildningsdata (mer så i 3D) är inte lätt tillgänglig. Detta gör det svårt, för att inte säga omöjligt, att använda den 2D-bildbaserade spårningen för att justera, överlägga och ihållande spåra objektet och smälta ihop den renderade modellen med det i 3D.

Användare på företagsnivå övervinner dessa utmaningar genom att utnyttja 3D-miljöer och AI-teknik i sina uppslukande design-/byggprojekt för blandad verklighet.

Deep learning-baserad 3D AI tillåter användare att identifiera 3D-objekt av godtycklig form och storlek i olika orienteringar med hög noggrannhet i 3D-utrymmet. Det här tillvägagångssättet är skalbart med vilken godtycklig form som helst och kan användas i företagsanvändningsfall som kräver överlagring av komplexa 3D-modeller och digitala tvillingar med sina motsvarigheter i den verkliga världen.

Detta kan också skalas för att registreras med delvis färdigställda strukturer med de kompletta 3D-modellerna, vilket möjliggör pågående konstruktion och montering. Användare uppnår noggrannhet i millimeter i objektregistreringen och renderingen med denna plattformsmetod och övervinner begränsningen av den aktuella metoden med endast enhet. Detta tillvägagångssätt för 3D-objektspårning gör det möjligt för användare att verkligen smälta samman den verkliga och virtuella världen i företagsapplikationer, vilket öppnar många användningsområden inklusive men inte begränsat till: utbildning med exakta kontextuella arbetsinstruktioner, defekt- och feldetektering i konstruktion och montering, och 3D-design och teknik med 3D-rendering och överlagring i naturlig storlek.

Varför det är avgörande att arbeta i en molnmiljö

Företag och tillverkare bör vara försiktiga med hur de designar och distribuerar dessa tekniker, eftersom det är stor skillnad på plattformen de är byggda på och maximerade för användning.

Även om tekniker som AR/VR har använts i flera år har många tillverkare implementerat virtuella lösningar på enheterna, där all teknikdata lagras lokalt, vilket kraftigt begränsar prestanda och skala som behövs för dagens virtuella design. Det begränsar möjligheten att genomföra kunskapsdelning mellan organisationer som kan vara avgörande när man designar nya produkter och förstår det bästa sättet för virtuella utbyggnader.

Tillverkare idag övervinner dessa begränsningar genom att utnyttja molnbaserade (eller fjärrserverbaserade) AR/VR-plattformar som drivs av distribuerad molnarkitektur och 3D-visionsbaserad AI. Dessa molnplattformar ger önskad prestanda och skalbarhet för att driva innovation i branschen i snabbhet och skala.