Lesk a bieda virtuálnej reality

Informačné technológie tretieho tisícročia v podnikateľskej praxi

V najnovšej dostupnej učebnici počítačovej grafiky (Salo99) autor vidí virtuálnu realitu ako tretiu etapu vývoja počítačovej grafiky. V prvej bolo cieľom vykresliť jeden obrázok hoci raketoplánu s hladkými, oblými a realisticky vyzerajúcimi povrchmi. V druhej sa vytvárali a zobrazovali celé animácie, ktorých každý frame bol jedným obrázkom. Vo virtuálnej realite môže používateľ s animáciou interagovať. Také v zlom zmysle slova „americky zjednodušené“ to však nebolo, nie je a sotva bude. Virtuálnej realite sa pritrafilo to, čo sa v histórii vedy a techniky už niekoľkokrát zopakovalo. Pojem a jeho aplikácie uleteli na vlnách viac či menej opodstatnenej reklamy do vedomia masového publika: teória katastrof, fraktály, virtuálna realita.

Z vedeckého objavu a technického riešenia sa stala móda. Jednoduchá, zdanlivo (virtuálne) nová, páčivá. Móda máva okrem svojej davovej jednoduchosti a masovej dostupnosti aj krátky život. Virtuálnych realít je teda napokon viacero. Pod jedným označením žije špičkový výskum v technológii komunikácie človek-stroj aj reklamne otrepaná jarmočná atrakcia v plátennej búde. V tomto texte sa pristavíme pri virtuálnej realite ako pri vedecky jasne definovanom predmete skúmania, ktorého konkrétne riešenia prinášajú a ešte len môžu priniesť novú tvárnosť do medziľudskej komunikácie i globálneho obchodu.

Pohľad do histórie

Za otca virtuálnej reality označujú Myrona Kruegera a takpovediac za matku Jarona Laniera. Kruegerov systém Videoplace z konca 80. rokov nás sníma a projektuje našu siluetu do 2D grafického sveta, kde môžeme interagovať so syntetickým objektom alebo s iným v reálnom čase snímaným človekom, riadiť tvar či vzhľad grafických výstupných prvkov a skúmať hoci kus lietadla v syntetickej izbe. Autor videl aplikácie predovšetkým v umení a vo vzdelávaní, preto virtuálnu realitu nazýval Artificial Reality, realita umelá i umelecká. Bohužiaľ, dejiny technického pokroku sú predovšetkým dejinami vývoja metód na znižovanie počtu jednotlivcov na svete, a tak sa dnes skúmajú popri kozmonautických aj vojenské aplikácie, VR trenažéry na tréning armádnych chirurgov či výsadkárov na psychické zvládnutie šialených alebo do šialenstva privádzajúcich situácií vrátane - zatiaľ vizuálnej - simulácie pachu kaluží čerstvej krvi.

Myron W. Krueger prekrásne píše a jeho dve knihy o AR (Artificial Reality) zo začiatku 90. rokov výrazne ovplyvnili mnohých rozhodujúcich ľudí, ktorým dnes vďačíme za VR. Aj dnes pohladí dušu Kruegerova vízia príprav detí na vedecké poslanie a povolanie. Deti vstupujú do syntetického sveta a každé osve skúmajú neznámu planétu. Potom sa stretajú a hovoria si, čo a kde objavili, ako to nazvali, vytvárajú si spoločnú kognitívnu mapu neznámeho sveta, plánujú ďalšie cesty do neznáma, zacieľujú svoj detský výskum, navrhujú projekty, experimenty, objektivizujú a verifikujú svoje informácie, poznatky a vedomosti. Nový svet, ktorý objavujú, môže a má byť ľubovoľne fantastický, nerealistický, majú ho teda vytvárať tí najstrhujúcejší umelci.

Inou aplikáciou má byť sochanie virtuálnej sochy. Autor alebo skupina autorov má dostať k dispozícii všetku tvárnosť našich modelov, zrejme vrátane možností overmodelingu, technicky dostupnej nadreality. Príkladíkom overmodelingu môže byť známy Magrittov obrázok ženy so sviecou, ktorej plameň vrhá namiesto svetla tmu. Čierne svetlo či lúč tmy v prírode podľa našich skúseností neexistuje, no keď raz máme model, môžeme si ho v syntetickom svete dovoliť. Takisto ako „iné“ správanie sa virtuálnej hmoty či zvuku.

Kruegerovi sochári v systéme AR teda majú mať bohatší svet. Táto Kruegerova vízia sa po príchode a rozvoji siete sietí transformovala do vízie referenčnej aplikácie pre televirtualitu. Sieťová VR má odstrániť hendikep (ne)stretávania sa tvorivých ľudí: skupina sochárov sa má spojiť v danom čase a priestore na spoločnej tvorbe virtuálneho diela. Televirtualita by mala teda slúžiť na odstránenie všetkých možných technicky odstrániteľných obmedzení pre skupinu tvorivých ľudí.

Technické riešenie pre VR a jej terajší názov fixoval Jaron Lanier v roku 1989. Jeho systém už mal prilbové displeje a kontaktnú rukavicu (Head Mounted Display HMD a Data Glove). Týmto hardvérom sa začína aj komerčná explózia aplikácií VR, k najznámejším patria letové a kozmické simulátory, z menej známych najvýznamnejšou bude vari telerobotika. Samozrejme, „rodičia“ Krueger a Lanier „baby“ VR priviedli na svet, no ich výskum mal tiež svojich predchodcov. Jedným z myšlienkových praotcov bol autor sci-fi William Gibson, ktorého cyberpunkový román Neuromancer dnes bežne citujú seriózni vedeckí autori. V tom desivom príbehu s povinným happy endom totiž autor ako prvý použil slovo a pojem cyberspace. Román údajne vznikol zo scenára po nafilmovaní poviedky Johny Mnemonic a po úspechu tohto rovnomenného sci-fi akčného filmu. Zopakovala sa teda inšpirácia, ktorú už poznáme, nielen pri verneovkách. Pri prechádzke v Trenčianskych Tepliciach započul spisovateľ Karel Čapek, ako žena hrešiac muža na dvore použila aj slovo robot. Dnes táto slovenská trenčianska nadávka po stvárnení v českom románe R. U. R. a nepreložení do angličtiny obohacuje technický svet o jeden zo základných pojmov, ktorý sa až dodatočne exaktne dodefinoval. Johny Mnemonic sa vo filmovom príbehu z fiktívnej budúcnosti živí pašovaním dát vo vlastnej hlave, pričom sa neraz musí vnoriť do cyberpriestoru, aby tam, vznášajúc sa nad výživnými dátovými poľami, pomocou pomalého čínskeho vírusu zaútočil na obranný val, skrývajúci tajomstvo záchrany jeho vlastného života.

Názov VR prevzal J. Lanier z článku klasika počítačovej grafiky Ivana Sutherlanda z roku 1965, kde autor predpovedá prilbový displej a ukazovacie zariadenia pripomínajúce dátové rukavice. Aj princípy prilbového displeja a kontaktnej rukavice prevzal J. Lanier od prof. Brooksa, ktorý svojimi extrémne drahými a pomalými prototypmi už koncom 60. rokov predbehol čas. Ceny medzitým klesali, no i dnes tieto zariadenia nepatria k bežne cenovo dostupným. Hodno zaznamenať, že koncom 90. rokov dvaja študenti MFF UK vyvinuli vo svojich diplomovkách lacnú dátovú rukavicu (Šišo 97) a ultrazvukový 3D lokátor (Cíge 99), no výrobca sa nenašiel.

Taxonómia VR

Jedna zo starších definícií VR znie: interaktívny počítačový systém, vytvárajúci ilúziu trojrozmerného priestoru. Dnes sa dá zachytiť aj pojmový posun smerom od VR - immerzívne 4D multimédiá. Ilúzia alebo vnorenie predpokladá vnímajúci subjekt, človeka, operátora, používateľa, návštevníka virtuálneho sveta. Aj preto sa VR vymyká z klasickej schémy na opis rozhrania človek-stroj. Rozhranie sa prestalo redukovať na rovinu obrazovky a operátor prestane byť prídavným zariadením, získa slobodu pohybu a interakcie so všetkým, na čo dosiahne. Historicky prvou paradigmou interakcie bola 1D akcia-reakcia, potom 2D povrch stola (desktop), pričom (Todt91] upozorňuje, že už tieto 2D oknové systémy podporovali viac ako rovinu, lebo jeden dokument sa mohol skryť za druhý, išlo teda o prvý záblesk virtuality, operátor pracoval v priestore 2.5D.

Základné úrovne VR možno rozoznať štyri: vstupná, základná, stredná a úplný systém VR.

Vstupná VR (Entry VR) zahŕňa „inteligentnejšie“ 3D modely, zvuk a interakciu cez 2D ovládače. Príkladom môžu byť kvalitnejšie hry. Základná alebo nízka VR (Basic VR) má mať stereoskopické videnie, obraz sa počíta pre každé oko osobitne.

Stredná VR (Medium VR) by už mala mať dokonalejší vizuálny vstup a lietajúcu myš alebo kontaktnú rukavicu.

Úplný systém VR (Immersive VR) má umožniť interakciu vizuálnu, akustickú aj pohybovú. Nevyhnutnou súčasťou je HMD a ďalšie snímače polohy hlavy alebo iných častí tela. Používateľov takéhoto systému nazývame „cybernaut“. Takýto systém máva aj ďalšie vlastnosti, simulátory fyzického odporu pre hmat alebo podnetov pre čuch a chuť.

Najnovšia česká učebnica hovorí o piatich typoch - pohlcujúca, rozširujúca, premietaná, distribuovaná viacpoužívateľská a jednoduchá VR.

Pohlcujúca VR máva helmu s okuliarmi a slúchadlami a dátovú rukavicu alebo tzv. force feedback, simulátor odporu.

Rozširujúca VR kombinuje informácie zo skutočného sveta s prvkami VR. Napríklad vojaci majú kameru na snímanie terénu, no do obrazu sa dopĺňajú symboly nepriateľských a spriatelených objektov. Spoločnosť Boeing má pre svojich opravárov káblov okuliare, cez ktoré vidia skutočné káble aj značky na ich spájanie či rozpájanie.

Premietaná VR premieta okolo človeka, hoci krajinu Mesiaca v panoramatickom „kine“. Málo animácií a interakcie.

Distribuovaná viacpoužívateľská VR sa niekedy nazýva aj televirtualita. Napríklad po reálnom svete distribuovaný lekársky tím spoločne a virtuálne v reálnom čase posudzuje počas operácie stav pacienta, pre takúto aplikáciu je vyvinutý aj prototyp dátového obleku, ktorý sníma čo najviac z tela pacienta.

Jednoduchá VR zodpovedá uvedenej vstupnej VR. Niektoré aplikácie ako virtuálny cintorín nepríjemných ľudí na Slovensku alebo virtuálne mesto v Holandsku majú po sieti množstvo návštevníkov. Tento typ VR má enormnú dôležitosť pre elektronický obchod. Používateľa v takom prípade nazývame priamo zákazník. Vari najväčšou výhodou tohto typu je minimálna cena.

Z hľadiska kódovania virtuálnych svetov nemožno obísť jediný medzinárodne uznávaný jazyk alebo formát na opis - VRML (Virtual Reality Modeling Language). Tým sa VR líši od iných a starších oblastí informatiky, ktoré majú takýchto riešení viacero. Jedinosť VRML prináša argumenty za a proti. Napríklad výhodou je kompatibilita, nevýhodou priveľká všeobecnosť.

Na internete sa možno stretnúť aj s ďalšími formátmi. SuperVR (SVR) vytvorila firma Superscape a QuickTimeVR predstavuje virtuálny svet ako sústavu valcových plôch, na ktorých sú nanesené panoramatické zábery, na ktorých sú textúry, pripravené zväčša priamo z fotografií. V každom z týchto riešení máme k dispozícii avatara, inteligentný kurzor, nášho reprezentanta v syntetickom svete, špeciálny objekt, ktorého „očami“ môžeme vidieť, „ušami“ počuť a „rukami“ chytať, držať a hmatať. Mimochodom, už prebieha aj odborná diskusia o normalizácii avatarov.

Najnovšie úspechy

Na tohtoročnej konferencii Siggraph, najväčšom vedeckom podujatí a počítačovo grafickej udalosti s takmer 50-tisíc účastníkov a návštevníkov, uviedli niekoľko pozoruhodných noviniek.

- Drevené zrkadlo má namiesto obrazových bodov štvorčeky dreva, ktoré môžu servomotorčeky nakláňať. Rozdielmi odrazivosti vzniká obraz, ktorý nasnímala kamera. Táto inštalácia sa zrejme nedožije komerčných úspechov a patrí skôr medzi umelecké a technologické rarity.

- Nasvietenie obrazu optickým káblom priamo na sietnicu si vyskúšajú zatiaľ len odvážlivci. Nie je dosť jasné, čo so sietnicou spraví takéto jej použitie. Cieľom takéhoto okuliarovitého budúceho hardvéru by malo byť odstránenie obrazoviek, zánik pixlov, analógia ľahučkých slúchadiel pri walkmane alebo mobile.

- Polguľová obrazovka by mala ideovo konkurovať prilbovému displeju. Vnorenie je vraj úžasné - a hlava približne v strede gule sa oslobodzuje od pridŕžačov a zaťaženia. Človek teda pracuje posediačky ako pri klasickej obrazovke, ibaže obraz syntetického sveta ho naozaj obklopuje.

V softvérovom výskume rastie počet pokusov s čoraz lepším modelovaním živých ľudí, výrazov tváre, kvalitnejšieho stvárnenia pohybu, obrazovo orientovanom zobrazovaní v panoramatických scénach valcového či guľového tvaru.

VR sa skúma ako médium na rozprávanie príbehov. Tematické parky so skutočnými aj syntetickými objektmi rozprávajú atraktívne príbehy. Množia sa virtuálne návštevy archeologických vykopávok, obrazární, dokonca sa možno porozprávať s maskou mŕtveho človeka i jeho hlasom, ak poskytneme naskenovateľnú podobizeň, záznam hlasu a text, ktorý nám má nebožtík hovoriť.

Viaceré televízne relácie v angličtine a španielčine moderujú virtuálni moderátori, v Japonsku žne nielen hitparádové úspechy dokonca virtuálna speváčka, tínedžeri sú do nej naozaj zaľúbení a schádzajú sa v jej skutočnom fanklube, v tomto reálnom klube počúvajú jej virtuálny hlas, tancujú s dievčatami, ktoré ju napodobňujú a vymieňajú si nielen autentické pocity, ale hádam aj fotografie s jej autogramom. VR pomáha skúmať simulované alebo modelované zložité procesy, vstupovať študentom i vedcom medzi molekuly alebo galaxie.

Američania vraj zásadne nestoja v rade nikdy a na nič, no na jednom zo Siggraphov sa odohralo to, čo bývalo v Ostbloku bežné - Američania vstávali skoro alebo prebdeli noc, aby boli v rade na úspešnom mieste. A po návrate zo sveta ilúzií, postavili sa opäť do nekonečného radu.

Kruegerovi sochári mali mať bohatší svet. Táto Kruegerova vízia sa zrejme naplnila. VR svojou atraktívnosťou presahuje očakávania svojich tvorcov. V tom jej čoskoro bude zrejme konkurovať mobilná komunikácia a interaktívna televízia. Otázka je, či túto novú atraktívnosť a bohatosť vnemov ešte môžeme považovať za výhru.

Psychologické aspekty

V práci (Jane93) sa cituje americký letec, ktorý opisoval bombardovanie Bagdadu ako Vianoce. Obloha nad mestom sa mu javila ako mimoriadne veľký vianočný stromček, na ktorom horeli tisíce sviec, ktoré osvetľovali bombardované mesto ako slnko za bieleho dňa. To nie je jediný príklad zámeny reality za skutočnosť alebo naopak. Hlbšie úvahy o psychologickom pôsobení VR vedú jednak k epistemologickej diskusii o tom, čo je a nie je realita a na túto otázku existuje celý rad rôznych odpovedí. Napríklad byrokratickí idealisti už na základnú filozofickú otázku, či bol skôr duch alebo hmota odpovedajú, že na počiatku bol úrad. Druhí vedú k intelektuálne náročnému terénu, ktorý sa odborne označuje ako ontológia hry. Hra totiž po prijatí pravidiel vytvára finkovskú oázu šťastia, svet pre krásu, záhradu pôžitkov, radosť i únik. Šialenstvo davovej psychózy futbalových fanúšikov i vznešenosť výšin pôžitku zo šachovej hry alebo vnímania hry na hudobný nástroj vedúcej až k dotyku s transcendentnom predstavujú dve polohy psychologického pôsobenia hry ako takej, aj herného účinku VR.

Človek totiž vie, že je v hre, časom vraj budeme mať možnosť sexuálnych kontaktov: páni s virtuálnou Marylin Monroovou či Claudiou Schifferovou a dámy dajme tomu s Arnoldom Schwarzenegrom alebo Bruce Willisom. Ešte viac, systém VR vraj má v budúcnosti poskytovať halucinácie ako po požití LSD - bez požitia LSD. Tvrdé drogy sú nelegálne a zabíjajú. Ako však spoločnosť a jednotlivec prijme takúto zdraviu bezpečnú drogu? Aký bude vlastne rozdiel medzi návykovosťou na heroín a návykom na VR-heroín?

Psychologické účinky VR už dnes a dozaista v budúcnosti budú nekompromisne testovať náš systém hodnôt. Táto situácia sa môže stať mimoriadne nebezpečnou. Dráždi a vzrušuje nás prekračovať hranice, ale prekročenie niektorých z nich, ako sme už videli a skúsili pri atómových zbraniach, môže priniesť aj riziko zániku civilizácie alebo vyšších foriem života.

Niektoré problémy

Skutočná bieda vzniká v realite. Máme celý rad neuspokojených až neuspokojiteľných potrieb. Nevychovávame deti ku kultúre v zmysle sebaobmedzenia. Zmyslom života sa pre mnohých stal alebo stáva maximálny konzum. V takomto kontexte sa budujú syntetické svety, v ktorých tiež prevláda umelý raj a virtuálny komunizmus, všetko je čisté, je toho dosť a je to virtuálne zadarmo. Naše návštevy cez VR komplikuje zatiaľ ich cena, nedostatočný výpočtový a prenosový výkon, ale aj doterajšie hardvérové riešenia. Ak máme však veriť vedcom a vizionárom kvantového počítania, tak asi od roku 2023 budeme mať kvantové počítače, ktoré spočítajú hocičo a bleskovo. Problematickou a diskutovanou otázkou pri VR je jej pravdepodobná návykovosť. Utešené virtuálne svety fungujú na niektorých ako droga, ako lacný únik, ako kombinácia hollywoodskeho filmu s drasticky napínavou počítačovou hrou. A pritom už od principiálne menej atraktívnych hier a filmoch vzniká závislosť. Choroba, ktorú treba liečiť. Choroba individuálna, ktorá zrejme bude mať analógiu aj v sociálnej patológii. Zatiaľ je možno skoro o tom uvažovať, ale VR sa blíži k prahu masovej dostupnosti cez sieť sietí.

Bieda VR pravdepodobne vrcholí vo virtuálnej vražde. Každá technológia sa dá zneužiť. To, čo sa deti učia v odporných hrách, virtuálne zabíjať, dá sa už dnes realizovať s takou kvalitou vnemu, že až. Formálne morálne ostáva virtuálny vrah nevinný, no jeho zmyslová skúsenosť nemá nijaké pochybnosti o tom, že zabil. Ukrutné je, že aj za takéto aplikácie a „zážitky“ sú dnešní tzv. civilizovaní ľudia ochotní platiť svojimi dolármi i do nenávratna plynúcim časom svojho žitia. A naopak, pripomeňme si vianočný opis bombardovania Bagdadu…

Prekročenia morálnych obmedzení pomocou techník nemožno pripisovať iba VR samotnej. Ryba smrdí od hlavy a tou hlavou je v tomto prípade trh. Virtuálna vražda môže byť pre istú skupinu zákazníkov rovnako atraktívnym tovarom ako pre inú heroín. Spoločnosť sa márne pretvaruje. Heroín sa vyrába, propaguje, predáva. A zabíja. Každý z nás alebo našich detí a ich detí stojí alebo bude stáť pred otázkou, či je vnútorne dosť kultivovaný, aby si odoprel virtuálne prekročenie všetkých hraníc. Istý pozitívny signál tu je. Vlani v marci prestalo byť na internete najhľadanejším kľúčovým slovom sex. Predbehlo ho kľúčové slovo MP3. Zvíťazila, aspoň na čas, hudba.

Andrej Ferko

MFF UK Bratislava