Industry 4.0 Metaverse Unlocked: як технології AR/VR, AI та 3D забезпечують наступну промислову революцію

Імерсивна змішана реальність і технології розширеної реальності, які включають віртуальну реальність (VR) і доповнену реальність (AR), продовжують залишатися ключовими чинниками інновацій і розширення бізнесу. Трансформуючи те, як компанії працюють, взаємодіють зі своїми клієнтами та досягають своїх цілей, цей набір технологічних рішень справляє значний вплив у багатьох галузях.

Незважаючи на те, що доповнена та віртуальна реальність все ще перебувають у зародковому стані, до 100 року кількість користувачів у всьому світі перевищить 2027 мільйонів користувачів.¹. Усвідомлюючи цю тенденцію, зрозуміло, що організації, які використовують послуги розробки додатків AR/VR для створення ефекту занурення для своїх користувачів, досягнуть успіху сьогодні та в найближчому майбутньому.

Що таке AR/VR

Доповнена реальність (AR) і віртуальна реальність (VR) – це дві окремі, але пов’язані технології, спрямовані на покращення сприйняття користувача та взаємодії з цифровим світом. Основні відмінності між AR і VR полягають у використовуваних пристроях і характері досвіду: AR відбувається в реальному середовищі, тоді як VR є повністю віртуальним.

AR і VR входять до категорії технології занурення, відомої як XR або Extended Reality. Існує також змішана реальність (MR), яка по суті є поєднанням доповненої реальності (AR) і віртуальної реальності (VR). Він поєднує фізичний і цифровий світи, щоб створити простір, де вони живуть пліч-о-пліч і спілкуються в реальному часі.

Накладаючи цифрові дані, такі як зображення, відео та 3D-моделі, на фізичне середовище, доповнена реальність або AR покращує те, як користувач сприймає оточення та взаємодіє з ним. Цифровий контент зазвичай відображається в режимі реального часу за допомогою смартфона, планшета або спеціальних окулярів AR.

Усвідомлюючи своє безпосереднє оточення, користувачі технології AR можуть переглядати віртуальні об’єкти та взаємодіяти з ними. Численні програми доповненої реальності можна знайти в різних секторах, включаючи виробництво, будівництво, роздрібну торгівлю, охорону здоров’я тощо.

Віртуальна реальність може повністю занурити користувача в цифрове середовище, яке моделюється і може зовсім не нагадувати реальний світ. Віртуальний світ, у який потрапляють користувачі, одягнувши гарнітуру VR, може бути інтерактивним і реагувати на їхні рухи.

Технологія спрямована на те, щоб дати користувачам відчуття присутності та занурення, створюючи відчуття, ніби вони насправді перебувають «усередині» віртуального середовища. І AR, і VR мають відмінні якості, які відкривають інтригуючі можливості для бізнесу.

Ще цікавіше те, що ці захоплюючі технології змішаної реальності поєднуються з тривимірним штучним інтелектом (AI), машинним навчанням (ML), хмарними сервісами та Інтернетом речей (IoT), щоб забезпечити все: від навчання, проектування, проектування, виробництва, робототехніки. і автоматизація для компаній у різних галузях, особливо в середовищі електронної комерції, що розвивається. Як наслідок, підприємства у сфері виробництва, охорони здоров’я, технологій, будівництва, енергетики, автомобільної промисловості, аерокосмічної промисловості та фінансових послуг (якщо назвати декілька) є більш конкурентоспроможними та мають хороші позиції для майбутнього зростання.

Зрештою, ці технології використовуються, щоб допомогти компаніям приймати більш розумні рішення та віртуально доповнити людський капітал для кращого обслуговування клієнтів. Роблячи це, організації можуть створити більш надійний і персоналізований досвід для клієнтів, будь то кінцевий споживач або партнер у ланцюжку постачання. У будь-якому випадку розумні, кмітливі та успішні організації переносять свою інфраструктуру робочого навантаження в хмарне середовище, щоб запускати та керувати новими інструментами для масштабованих операцій.

Де захоплююча змішана реальність продовжує кидати виклик підприємствам

Проблема полягає в тому, що ці технології вимагають великої кількості даних, здатності обробляти величезні обсяги даних із бездоганною швидкістю та здатності масштабувати проекти в комп’ютерному середовищі, що часто не дозволяє в традиційних офісних середовищах.

Підприємствам, які прагнуть використовувати «Індустрію 4.0» через метавсесвіт, потрібне точне та наполегливе поєднання реального та віртуального світів. Це означає візуалізацію складних моделей і сцен у фотореалістичних деталях, відтворених у правильному фізичному місці (стосовно як реального, так і віртуального світів) у правильному масштабі та точному положенні. Подумайте про точність і точність, необхідні для використання AR/VR для проектування, створення або ремонту компонентів авіаційного двигуна або вдосконаленого хірургічного пристрою, який використовується в медицині.

Сьогодні це досягається шляхом використання дискретних графічних процесорів з одного або кількох серверів і доставки відтворених кадрів бездротовим або віддаленим способом на головні дисплеї (HMD), такі як Microsoft HoloLens і Oculus Quest.

Важливість 3D і штучного інтелекту в захоплюючій змішаній реальності

Однією з ключових вимог до програм змішаної реальності є точне накладання на об’єкт його моделі або цифрового двійника. Це допомагає надати робочі інструкції для складання та навчання, а також виявити будь-які помилки чи дефекти у виробництві. Користувач також може відстежувати об’єкт(и) і коригувати рендеринг у міру просування роботи.

Більшість систем відстеження об’єктів на пристрої використовують 2D-зображення та/або відстеження на основі маркерів. Це значно обмежує точність накладання в 3D, оскільки 2D-відстеження не може з високою точністю оцінити глибину, а отже, масштаб і позицію. Це означає, що навіть якщо користувачі можуть отримати те, що виглядає як гарний збіг, якщо дивитися з одного кута та/або позиції, накладення втрачає вирівнювання, коли користувач рухається в 6DOF. Крім того, виявлення об’єкта, ідентифікація та оцінка його масштабу й орієнтації — так звана реєстрація об’єкта — досягаються, у більшості випадків, обчислювальним шляхом або за допомогою простих методів комп’ютерного зору зі стандартними навчальними бібліотеками (приклади: Google MediaPipe, VisionLib). Це добре працює для звичайних і/або менших і простіших об’єктів, таких як руки, обличчя, чашки, столи, стільці, колеса, регулярні геометричні структури тощо. Однак для великих, складних об’єктів у корпоративних випадках використання позначених навчальних даних (більше у 3D) недоступний. Це ускладнює, а то й унеможливлює використання відстеження на основі 2D-зображень для вирівнювання, накладання та постійного відстеження об’єкта та злиття візуалізованої моделі з ним у 3D.

Корпоративні користувачі долають ці проблеми, використовуючи 3D-середовища та технологію штучного інтелекту у своїх захоплюючих проектах змішаної реальності проектування/складання.

3D AI на основі глибокого навчання дозволяє користувачам ідентифікувати 3D-об’єкти довільної форми та розміру в різних орієнтаціях з високою точністю в 3D-просторі. Цей підхід можна масштабувати з будь-якою довільною формою, і його можна використовувати в корпоративних випадках, що вимагають накладання рендеринга складних 3D-моделей і цифрових двійників на їх аналоги в реальному світі.

Це також можна масштабувати для реєстрації з частково завершеними структурами з повними 3D-моделями, що дозволяє продовжувати будівництво та збирання. Користувачі досягають точності в міліметрах у реєстрації об’єктів і візуалізації за допомогою цього підходу до платформи, долаючи обмеження поточного підходу лише на пристрої. Цей підхід до 3D-відстеження об’єктів дозволить користувачам по-справжньому об’єднати реальний і віртуальний світи в корпоративних програмах, відкриваючи багато можливостей, включаючи, але не обмежуючись: навчання з точними контекстними робочими інструкціями, виявлення дефектів і помилок під час будівництва та складання, а також 3D-проектування та інженерія з 3D-рендерінгом у натуральну величину та накладанням.

Чому робота в хмарному середовищі має вирішальне значення

Підприємствам і виробникам слід бути обережними в тому, як вони розробляють і розгортають ці технології, тому що існує велика різниця в платформі, на якій вони побудовані та максимізовані для використання.

Незважаючи на те, що такі технології, як AR/VR, використовуються вже кілька років, багато виробників розгорнули віртуальні рішення на пристроях, де всі технологічні дані зберігаються локально, що суттєво обмежує продуктивність і масштаб, необхідні для сучасних віртуальних проектів. Це обмежує можливість обмінюватися знаннями між організаціями, що може мати вирішальне значення при розробці нових продуктів і розумінні найкращого способу віртуального будівництва.

Сьогодні виробники долають ці обмеження, використовуючи хмарні (або віддалені серверні) платформи AR/VR на базі розподіленої хмарної архітектури та штучного інтелекту на основі тривимірного бачення. Ці хмарні платформи забезпечують бажану продуктивність і масштабованість, щоб стимулювати інновації в галузі зі швидкістю та масштабом.