У истоков виртуальной реальности

Леонид Черняк

Виртуальная реальность (ВР) постепенно распространяется из области развлечений на бизнес. Солидные компании начинают использовать ее в своих корпоративных сетях, язык VMRL (Virtual Reality Modeling Language) стал объектом пристального внимания. Есть надежда, что в ближайшее время ВР перестанет отождествляться с кино, игрой DOOM или ее аналогами.

Из крупных компаний корпоративного рынка, занимающихся ВР, до сих пор наиболее широко были известны Silicon Graphics и Platinum Technology. И вот в феврале произошло еще одно, казалось бы, не очень заметное событие. Sun Microsystems выкупила примерно дюжину патентов, некогда принадлежавших компании VPL Research. Это событие свидетельствует о намерении Sun заняться внедрением средств ВР в корпоративные системы.

И еще, под крышей Sun теперь собраны результаты деятельности трех родоначальников работ по ВР. Хотя и Айвэн Сазерленд (Ivan Sutherland), и Джарон Ланье (Jaron Lanier), и Том Зиммерман (Tom Zimmerman) со временем отошли от продуктивных исследований по ВР, но их личный вклад таков, что история сохранит имена этих пионеров виртуальной реальности.

Джон Винс в своей книге "Системы виртуальной реальности" (Virtual Reality Systems, 1995, ACM Press) начало этого направления связывает с изобретением первой логической машины в 1777 г., работами по электромагнетизму Майкла Фарадея, машинами Чарльза Бэбиджа, а затем упоминает все великие изобретения и открытия, которые так или иначе способствовали появлению современных компьютеров. Если следовать этой логике, то можно обнаружить и более ранние истоки ВР, например, на острове Крит была найдена счетная машина еще античных времен.

И все же действительной точкой отсчета следует считать 1960 год, когда впервые в компании "Боинг" были созданы системы машинной графики и появился термин "машинная графика". Выдающийся вклад в это внесла компания Autodesk. История выполненных ею работ заслуживает отдельного повествования. Но то, что сделали герои этой статьи, относится к первым и, пожалуй, наиболее романтическим шагам ВР.

В 60-х годах Айвэн Сазерленд изобрел прототип видеошлема. Огромный импульс к развитию ВР дали молодые энтузиасты, создавшие в 1985 г. гаражную компанию VPL Research, Том Зиммерман – автор идеи интерактивной перчатки и Джарон Ланье, который разрабатывал ПО. Именно он впервые предложил термин virtual reality и стал признанным авторитетом по ВР на многие годы.

Айвэн Сазерленд

Айвэн Сазерленд сейчас работает в компании Sun Microsystems, где он, безусловно, самый именитый ученый.

Сазерленд входит в число 12 наиболее признанных из ныне живущих американских исследователей в области информатики, точнее, компьютерных наук (computer science). Он удостоен наиболее престижных академических наград и является членом высших научных обществ США. Это не мешает ему гордиться четырьмя внуками и посвящать свободное время танцам, полетам на воздушном шаре. Но главное его увлечение – мотоцикл. Своим любимцем он назвал мощнейший мотоцикл BMW K100, что для маститого ученого, которому уже пошел седьмой десяток, совсем неплохо.

Айвэн Сазерленд

В этой заметке мы ограничимся описанием исследований Сазерленда, связанных с созданием видеошлема. В 1966 г. производитель вертолетов компания Bell Helicopter начала разработку систем для управления ночными полетами с использованием инфракрасных камер, установленных вне кабины, и приемников, расположенных непосредственно перед глазами, на шлеме пилота. Эти эксперименты показали, что пилот вполне может летать с такими "искусственными" глазами. Направление получило название "удаленная реальность" (Remote Reality).

Успех опытов подтолкнул Сазерленда, который был тогда профессором Гарвардского университета, и его студента Боба Споулла (Bob Sproull) к идее заменить инфракрасные приемники электронными трубками, подключенными к компьютеру. В результате родился видеошлем (Head-Mounted Display), ставший впоследствии одним из основных элементов систем ВР.

Первые изображения, демонстрируемые шлемом, были, естественно, трехмерными, но каркасными. Вплоть до 1975 г. Сазерленд и его сподвижники работали над проблемой скрытых поверхностей, придания реалистичности изображению. Последняя статья Сазерленда, посвященная этой теме – A Characterization of Ten Hidden-Surface Algorithms – содержит описание десяти алгоритмов, основанных на сортировке поверхностей по расположению и глубине. Позже он оставил ВР, избрав иное поле научной деятельности.

Еще в середине 60-х годов Сазерленд совместно с профессором Эвансом из Университета штата Юта, тогда этот университет был центром работ по ВР, участвовал в проектах, спонсируемых агентством ARPA (МО США). В 1968 г. они организовали существующую и поныне компанию Evans & Sutherland (http://www.es.com), насчитывающую сегодня свыше 800 сотрудников. Компания производит системы визуализации для высокопроизводительных рабочих станций под Windows NT.

Том Зиммерман

Том Зиммерман

В середине восьмидесятых Том Зиммерман сочетал деятельность в VPL Research с музыкальными увлечениями. Он захотел некоторым образом совместить акустическую гитару с электронной. За два года вместе с коллегой Янгом Харвиллом (Young Harvill) ему удалось создать своего рода интеллектуальные перчатки (DataGlove), с помощью которых можно имитировать перебор струн. Кроме того, он создал аппаратный интерфейс. Ланье и еще один сотрудник VPL Чак Блэнчард (Chuck Blanchard) написали программное обеспечение Body Electric, переводящее движение руки в звуки.

Из желания удовлетворить музыкальные запросы неожиданно родился один из основных инструментов ВР – манипулятор для руки, область использования которого вышла далеко за пределы музыкальных приложений. Как и Сазерленд, впоследствии Зиммерман изменил своему детищу, однако манипулятор DataGlove занял свое место в системах ВР, как мышь в ПК.

Джарон Ланье

Говорить о Джароне Ланье намного сложнее, чем о его коллегах. Он выбивается из привычного ряда лидеров ИТ. Оставив программирование, он перешел в элитарную группу интеллектуалов США. Современная американская культура с невероятным почтением относится к философам от науки и технологий, к футурологам. Это своего рода культовые фигуры, их называют гуру, пандитами и т. д. Например, весенний визит знаменитого английского астронома Хоукинса, специалиста по черным дырам, был воспринят в США как событие национального масштаба (пожалуй, даже большее, чем приезд Вероники Кастро или Чака Норриса в Россию), о нем писали все газеты, он не был обойден вниманием телевидения. Хотя и маловероятно, что средний американец в состоянии понять астрономические теории такой сложности.

Джарон Ланье

Высокопоставленные аналитики (например, Джордж Гилмор, автор "Телекосма") цитируются президентами, это стало правилом хорошего тона для чиновников высокого ранга, эти аналитики выступают перед сенатом и конгрессом. Все это скорее носит обрядовый характер, что-то вроде обязательного смокинга для похода на симфонический концерт. Ланье попал в эту обойму.

Ланье своего рода "ужасный ребенок" ВР, он на редкость яркая и колоритная личность, шокирующая всех своей внешностью. Он не только философствует, но и пишет камерную музыку, занимается и живописью.

У Ланье есть очень интересная гипотеза о развитии постсимволических форм коммуникации (в данном случае символ – буква). Практически все методы коммуникации, которые существуют поныне, кроме музыки и живописи, являются символическими. По словам Ланье, мы находимся в плену символов и слов, он готов очень аргументированно доказывать, насколько это плохо. ВР он рассматривает как средство выхода из этого плена. С его логикой вполне можно согласиться. Но в то же время он совсем не прагматик, и, отвергая что-то, ничего не предлагает взамен. Приняв его рассуждения, остаешься с недоуменным вопросом: "А что же дальше?"

Его любимые темы выступлений – человек и киберпространство, он критикует несовершенство современных методов программирования. Ланье громит монополизм крупных компьютерных компаний, например, он очень активно откликнулся на поражение Каспарова перед Deepblue, доказывая несостоятельность самой идеи поединка человека с машиной. Еще одна любимая тема рассуждений – анализ высказанной в свое время Аланом Тьюрингом идеи теста, позволяющего отличить интеллект человека от искусственного интеллекта. Эти темы привлекают внимание крупных изданий от WallSreet Journal и Times до Scientific American. Но при всей их внешней броскости и философичности для профессионала они малопродуктивны.

Так выглядел первый видеошлем в 1967 г.

Количество должностей и обязанностей Ланье перечислить довольно сложно. Прежде всего он ведущий научный сотрудник в организации под названием Национальная инициатива по телепогружению (National Tele-immersion Initiative), которая совместно с университетскими исследовательскими центрами работает над созданием нового Интернета (Internet 2). Он участник программ Нью-Йоркского, Гарвардского, Йельского и Парижского университетов, входит в число учредителей Международного института эволюции и мозга. Этот список при желании можно продолжать и продолжать, но большинство названий мало что скажут читателю.

В одном из многочисленных интервью он рассказал анекдот о себе и Россе Перо, который его в некоторой степени характеризует:

"На вечеринке в доме Стива Джобса с Россом Перо что-то приключилось и он с невероятной скоростью помчался в туалет. Но у него на пути оказался я, в своей африканской робе и с серьгой в ухе. Я – внушительный и вальяжный, а Росс совсем маленький. Он, бедняга, натолкнулся на меня, отскочил и сел на пол, глядя глазами, полными ужаса. Мне это страшно понравилось". Интересно, что об этом эпизоде рассказывает Росс Перо?

И все же, как бы ни сложилась последующая судьба этих людей, в виртуальном мире они были первыми.