Metaverse Công nghiệp 4.0 được mở khóa: Công nghệ AR/VR, AI và 3D đang thúc đẩy cuộc cách mạng công nghiệp tiếp theo như thế nào

Công nghệ thực tế hỗn hợp nhập vai và thực tế mở rộng, bao gồm thực tế ảo (VR) và thực tế tăng cường (AR), tiếp tục là những yếu tố thúc đẩy chính trong đổi mới và mở rộng kinh doanh. Bằng cách thay đổi cách các công ty vận hành, tương tác với khách hàng và hoàn thành mục tiêu của mình, bộ giải pháp công nghệ này đã và đang tạo ra tác động đáng kể trên nhiều ngành.

Dù vẫn còn ở giai đoạn sơ khai nhưng người ta ước tính cả AR và VR sẽ vượt qua 100 triệu người dùng trên toàn thế giới vào năm 2027¹. Khi nhận ra xu hướng này, rõ ràng là các tổ chức áp dụng dịch vụ phát triển ứng dụng AR/VR để tạo ra trải nghiệm phong phú cho người dùng của họ sẽ vượt trội trong ngày hôm nay và trong tương lai gần.

AR/VR là gì

Nhằm mục đích cải thiện nhận thức và tương tác của người dùng với thế giới kỹ thuật số, thực tế tăng cường (AR) và thực tế ảo (VR) là hai công nghệ riêng biệt nhưng có liên quan với nhau. Sự khác biệt chính giữa AR và VR là các thiết bị được sử dụng và bản chất của trải nghiệm: AR diễn ra trong môi trường thế giới thực, trong khi VR hoàn toàn ảo.

AR và VR đều được đưa vào danh mục công nghệ nhập vai được gọi là XR hoặc Thực tế mở rộng. Ngoài ra còn có thực tế hỗn hợp (MR), về cơ bản là sự kết hợp giữa thực tế tăng cường (AR) và thực tế ảo (VR). Nó kết hợp thế giới vật lý và thế giới kỹ thuật số để xây dựng một không gian nơi chúng sống cạnh nhau và giao tiếp trong thời gian thực.

Bằng cách áp dụng dữ liệu kỹ thuật số như hình ảnh, video và mô hình 3D vào môi trường vật lý, thực tế tăng cường hoặc AR, sẽ cải thiện cách người dùng nhận thức và tương tác với môi trường xung quanh. Nội dung kỹ thuật số thường được hiển thị trong thời gian thực bằng điện thoại thông minh, máy tính bảng hoặc kính AR chuyên dụng.

Trong khi vẫn nhận thức được môi trường xung quanh, người dùng công nghệ AR có thể xem và tương tác với các vật thể ảo. Nhiều ứng dụng AR có thể được tìm thấy trong nhiều lĩnh vực, bao gồm sản xuất, xây dựng, bán lẻ, chăm sóc sức khỏe, v.v.

Thực tế ảo có thể nhấn chìm người dùng hoàn toàn trong môi trường kỹ thuật số được mô phỏng và có thể không giống thế giới thực chút nào. Thế giới ảo mà người dùng bước vào khi đeo tai nghe VR có thể tương tác và phản hồi nhanh theo chuyển động của họ.

Công nghệ này nhằm mục đích mang lại cho người dùng cảm giác hiện diện và hòa nhập bằng cách khiến họ cảm thấy như đang thực sự “ở trong” một môi trường ảo. Cả AR và VR đều có những phẩm chất đặc biệt mang đến những cơ hội kinh doanh hấp dẫn.

Điều thú vị hơn nữa là các công nghệ thực tế hỗn hợp sống động này đang kết hợp với trí tuệ nhân tạo 3D (AI), học máy (ML), dịch vụ đám mây và Internet vạn vật (IoT) để hỗ trợ mọi thứ từ đào tạo, thiết kế, kỹ thuật, sản xuất, robot và tự động hóa cho các doanh nghiệp trong nhiều ngành, đặc biệt là trong môi trường thương mại điện tử đang phát triển. Kết quả là, các doanh nghiệp trong lĩnh vực sản xuất, chăm sóc sức khỏe, công nghệ, xây dựng, năng lượng, ô tô, hàng không vũ trụ và dịch vụ tài chính (kể tên một số doanh nghiệp) có khả năng cạnh tranh cao hơn và có vị thế tốt cho sự phát triển trong tương lai.

Cuối cùng, những công nghệ này đang được tận dụng để giúp các công ty đưa ra quyết định thông minh hơn và bổ sung hầu như nguồn nhân lực để phục vụ khách hàng tốt hơn. Khi làm như vậy, các tổ chức có thể tạo ra trải nghiệm mạnh mẽ và cá nhân hóa hơn cho khách hàng, cho dù đó là người tiêu dùng cuối cùng hay đối tác trong chuỗi cung ứng. Trong mọi trường hợp, các tổ chức thông minh, hiểu biết và thành công đang chuyển cơ sở hạ tầng khối lượng công việc của họ sang môi trường đám mây để khởi chạy và quản lý các công cụ mới cho hoạt động có thể mở rộng.

Nơi thực tế hỗn hợp nhập vai tiếp tục thách thức các doanh nghiệp

Thách thức là những công nghệ này đòi hỏi lượng dữ liệu lớn, khả năng xử lý lượng dữ liệu khổng lồ với tốc độ hoàn hảo và khả năng mở rộng quy mô dự án trong môi trường máy tính thường không cho phép trong môi trường văn phòng truyền thống.

Các doanh nghiệp muốn tận dụng “Công nghiệp 4.0” thông qua siêu dữ liệu đòi hỏi sự kết hợp chính xác và bền bỉ giữa thế giới thực và ảo. Điều này có nghĩa là hiển thị các mô hình và cảnh phức tạp với chi tiết chân thực, được hiển thị ở vị trí thực tế chính xác (đối với cả thế giới thực và ảo) với tỷ lệ chính xác và tư thế chính xác. Hãy nghĩ đến độ chính xác và tính chất chính xác cần thiết khi tận dụng AR/VR để thiết kế, chế tạo hoặc sửa chữa các bộ phận của động cơ hàng không hoặc thiết bị phẫu thuật tiên tiến dùng trong các ứng dụng y tế.

Ngày nay, điều này đạt được bằng cách sử dụng GPU rời từ một hoặc nhiều máy chủ và phân phối các khung hình được kết xuất không dây hoặc từ xa tới các màn hình gắn trên đầu (HMD) chẳng hạn như Microsoft HoloLens và Oculus Quest.

Tầm quan trọng của 3D & AI trong thực tế hỗn hợp sống động

Một trong những yêu cầu chính đối với các ứng dụng thực tế hỗn hợp là phủ chính xác mô hình hoặc bản song sinh kỹ thuật số lên đối tượng. Điều này giúp cung cấp hướng dẫn công việc cho việc lắp ráp và đào tạo cũng như phát hiện bất kỳ sai sót hoặc khiếm khuyết nào trong quá trình sản xuất. Người dùng cũng có thể theo dõi (các) đối tượng và điều chỉnh kết xuất khi công việc tiến triển.

Hầu hết các hệ thống theo dõi đối tượng trên thiết bị đều sử dụng tính năng theo dõi dựa trên hình ảnh 2D và/hoặc điểm đánh dấu. Điều này hạn chế nghiêm trọng độ chính xác của lớp phủ trong 3D vì tính năng theo dõi 2D không thể ước tính độ sâu với độ chính xác cao cũng như tỷ lệ và tư thế. Điều này có nghĩa là mặc dù người dùng có thể có được những gì trông có vẻ phù hợp khi nhìn từ một góc và/hoặc vị trí, lớp phủ sẽ mất sự liên kết khi người dùng di chuyển xung quanh trong 6DOF. Ngoài ra, trong hầu hết các trường hợp, việc phát hiện, nhận dạng đối tượng cũng như ước tính tỷ lệ và hướng của nó - được gọi là đăng ký đối tượng - đều đạt được bằng cách tính toán hoặc sử dụng các phương pháp thị giác máy tính đơn giản với các thư viện đào tạo tiêu chuẩn (ví dụ: Google MediaPipe, VisionLib). Điều này hoạt động tốt với các vật thể thông thường và/hoặc nhỏ hơn và đơn giản hơn như bàn tay, mặt, cốc, bàn, ghế, bánh xe, cấu trúc hình học thông thường, v.v. Tuy nhiên, đối với các vật thể lớn, phức tạp trong trường hợp sử dụng của doanh nghiệp, dữ liệu huấn luyện được gắn nhãn (hơn thế nữa ở dạng 3D) không có sẵn. Điều này gây khó khăn, nếu không muốn nói là không thể, sử dụng tính năng theo dõi dựa trên hình ảnh 2D để căn chỉnh, che phủ và theo dõi liên tục đối tượng cũng như hợp nhất mô hình được hiển thị với đối tượng đó ở dạng 3D.

Người dùng cấp doanh nghiệp đang vượt qua những thách thức này bằng cách tận dụng môi trường 3D và công nghệ AI vào các dự án thiết kế/xây dựng thực tế hỗn hợp sống động của họ.

AI 3D dựa trên deep learning cho phép người dùng xác định các vật thể 3D có hình dạng và kích thước tùy ý theo nhiều hướng khác nhau với độ chính xác cao trong không gian 3D. Cách tiếp cận này có thể mở rộng với bất kỳ hình dạng tùy ý nào và có thể sử dụng trong các trường hợp sử dụng của doanh nghiệp yêu cầu hiển thị lớp phủ của các mô hình 3D phức tạp và bản sao kỹ thuật số với các đối tác trong thế giới thực của chúng.

Điều này cũng có thể được thu nhỏ để đăng ký với các cấu trúc đã hoàn thiện một phần với các mô hình 3D hoàn chỉnh, cho phép tiếp tục xây dựng và lắp ráp. Người dùng đạt được độ chính xác tính bằng milimét khi đăng ký và hiển thị đối tượng bằng phương pháp nền tảng này, khắc phục hạn chế của phương pháp chỉ sử dụng thiết bị hiện tại. Cách tiếp cận theo dõi đối tượng 3D này sẽ cho phép người dùng kết hợp thực sự thế giới thực và ảo trong các ứng dụng doanh nghiệp, mở ra nhiều ứng dụng bao gồm nhưng không giới hạn ở: đào tạo với các hướng dẫn công việc theo ngữ cảnh chính xác, phát hiện lỗi và sai sót trong xây dựng và lắp ráp cũng như thiết kế 3D và kỹ thuật với kết xuất và lớp phủ 3D kích thước thật.

Tại sao làm việc trong môi trường đám mây lại quan trọng

Các doanh nghiệp và nhà sản xuất nên thận trọng trong cách thiết kế và triển khai các công nghệ này, bởi vì có sự khác biệt lớn về nền tảng mà chúng được xây dựng và tối đa hóa để sử dụng.

Mặc dù các công nghệ như AR/VR đã được sử dụng trong vài năm nhưng nhiều nhà sản xuất đã triển khai các giải pháp ảo trên thiết bị, nơi tất cả dữ liệu công nghệ được lưu trữ cục bộ, hạn chế nghiêm trọng hiệu suất và quy mô cần thiết của các thiết kế ảo ngày nay. Nó hạn chế khả năng tiến hành chia sẻ kiến ​​thức giữa các tổ chức, điều này có thể rất quan trọng khi thiết kế sản phẩm mới và hiểu cách tốt nhất để xây dựng ảo.

Các nhà sản xuất ngày nay đang khắc phục những hạn chế này bằng cách tận dụng nền tảng AR/VR dựa trên đám mây (hoặc dựa trên máy chủ từ xa) được hỗ trợ bởi kiến ​​trúc đám mây phân tán và AI dựa trên tầm nhìn 3D. Các nền tảng đám mây này cung cấp hiệu suất và khả năng mở rộng mong muốn để thúc đẩy sự đổi mới trong ngành ở tốc độ và quy mô.