Применение технологий виртуальной реальности для создания тренажеров и симуляторов

Тренажёры в современном понимании появились только в индустриальном обществе, когда возникла необходимость массовой подготовки специалистов для работы либо на однотипном оборудовании, либо со схожими рабочими действиями, и уж, конечно, в первую очередь для военных нужд.

Но только в последней четверти уходящего века с потрясающе быстрой компьютеризацией мирового сообщества, с созданием сложнейшей техники, эксплуатация которой связана с риском для жизни не только одного человека, но и человечества в целом, возникла целая индустрия – тренажерные и симуляционные технологии, которые по праву могут считаться технологиями виртуальной реальности.

Исторически тренажеры виртуальной реальности технологии возникли и получили наибольшее развитие там, где ошибки при обучении на реальных объектах могут привести к чрезвычайным последствиям, а их устранение — к большим финансовым затратам: в военном деле, медицине, ликвидации последствий стихийных бедствий, в атомной энергетике, авиации и космосе, высокотехнологичном производстве и т.д.

По мнению компании Haskett consulting inc. (HCI), «люди запоминают 20 % того, что они видят, 40 % того, что они видят и слышат и 70 % того, что они видят, слышат и делают». Понятно, что необходимым элементом эффективного обучения являются постоянные тренировки.

Развитие современного общества делает процесс подготовки и постоянного повышения квалификации специалистов все дороже и дороже. На первое место выходят как проблемы доучебного тестирования и отсева кандидатов (профориентация), так и всемерное удешевление процесса подготовки при сохранении приемлемой эффективности. Помимо этого в мире, где быстро меняется оборудование, приходится быстро менять и тренажеры. Поэтому экономичнее создать виртуальный тренажер, который будет гораздо легче модернизировать, не отставая от техники сегодняшнего дня.

Тренажерные технологии сегодня — это сложные комплексы, системы моделирования и симуляции, системы визуализации, компьютерные программы и физические модели, специальные методики, создаваемые для того, чтобы подготовить человека к принятию качественных и быстрых решений, что станет весьма серьезной задачей и даже проблемой в 21 веке.

В современных тренажерах и в программах подготовки и обучения, основанных на них, закладываются принципы развития практических навыков с одновременной теоретической подготовкой, т.е. тренажер способен развиваться вместе с обучаемым. Реализация такого подхода стала возможна в связи с бурным развитием и удешевлением компьютерной техники и прогрессом в области создания технологий виртуальной реальности, машинного зрения, систем искусственного интеллекта и т.п. На базе этих технологий разработаны многочисленные тренажеры для военного применения, позволяющие имитировать боевые действия с высочайшей детальностью в реальном времени, создано множество приложений технологии виртуальной реальности для медицины, позволяющих проводить операции электронному пациенту с высокой степенью достоверности и т.д. и т.п.

По мере развития и удешевления тренажерные технологии начинают проникать и в другие отрасли: хозяйства, авто и судовождение, школьное и вузовское обучение и прочее. Тренажерные и симуляционные технологии к настоящему времени сформировались в успешно развивающуюся отрасль мировой индустрии.

Различные типы тренажеров и симуляторов

Любой компьютерный тренажер в основе своей является системой виртуальной реальности, где человек осуществляет навигацию, управляя виртуальной моделью того или иного транспортного или любого другого технологического приспособления.

В любом тренажере есть механическая часть, имитирующая управление имитируемым объектом, которая передает ускорения и вибрации, и компьютерная, которая собственно и обеспечивает иллюзию управления путем координации действий с визуальными, звуковыми и прочими эффектами. Компьютерная часть, в свою очередь, подразделяется на систему визуализации, так называемую сцену из окна (Out of the window scene) и контрольно-управляющую часть (host computing system).

Авиационные тренажеры

Для создания иллюзии реального полета необходима в высшей степени быстрая и качественная графика, исключаются любые дефекты типа ступенчатости, наклонных линий и т.д.

Заказчиками авиационных тренажеров являются все авиакомпании и все производители самолетов — British Aerospace, Flight Safety, Beijing Aviation Simulator Co, Mc. Donnel Douglas,Rockwell, GEC Marconi, Lockhead Deutch Aerospace, Сухой и многие другие. Большая часть применений приходится на тренажеры боевых машин. Летая в виртуальном пространстве, летчики имеют возможность наблюдать не только «виртуальную реальность», но и те объекты, которые не увидишь во время реального полета, такие, например, как зоны видимости радарных установок системы ПВО и др.

Тренажеры для авиадиспетчеров

Самые крупные авиакатастрофы произошли именно по вине авиадиспетчеров. Корпорация CAE Link (США) разрабатывает ряд тренажеров для обучения авиадиспетчеров. Система визуализации в таком тренажере требует обзора на все 360 градусов.
Интересно отметить такой факт: тренажеры для авиадиспетчеров могут использоваться не только для тренировки, но и при управлении реальным полетом. Это связано с тем, что в виртуальном мире объекты могут выглядеть куда более четко, чем в мире реальном. Такими объектами могут быть границы надвигающегося шторма и других погодных явлений.

Тренажеры для водителей локомотивов

Водители и инженеры локомотивов, как и пилоты, должны проходить весьма ответственное и интенсивное обучение для обеспечения надежных навыков и мастерства.

Подобные тренажеры предлагает, например, компания Hughes Training of Arlington, создавшая высокодинамичную гибкую тренажерную среду, способную отразить более 100 км дороги с изображением знаков, движущихся транспортных средств, генерированием сигналов и с возможностью моделирования различных транспортных ситуаций, погодных условий, времени суток. Инструктор может манипулировать сигналами и моделировать аварийные ситуации на реальных объектах трассы.