Гаптический лимонад
Еще раньше, примерно до 1986 или 1987 года, нам пришлось столкнуться с другой сложностью помимо переутомления руки. Компьютеры не успевали улавливать движения человека, который может быть довольно-таки, хм, проворным. Пользователи любезно замедляли свои движения, чтобы дать возможность медленным сенсорам и графическим процессорам компьютеров за ними успеть. Те, кто надевал перчатку, ощущали искажение чувства времени: пользователи думали, что они провели в виртуальной реальности меньше времени, чем прошло на самом деле. Отличный пример того, как мозг использует ритмы тела для определения хода времени, но нашей целью было совсем не это.
Наши трудности привели к радостным открытиям, включая новый подход к физиотерапии.
При помощи перчатки DataGlove первого поколения можно было подбрасывать виртуальные шарики, но только медленно; шарики тоже двигались медленно. Это давало преимущество неуклюжим жонглерам – поспевать за шариками мог любой. Мы поняли, что люди могли научиться жонглировать настоящими шариками, постепенно наращивая скорость движения шариков виртуальных. Неплохой способ получить физический навык – начать что-то медленно делать в виртуальной реальности, а потом постепенно наращивать скорость, добиваясь большей реалистичности. Сейчас это распространенная практика в реабилитации пациентов. Например, существуют терапевтические системы с замедленной виртуальной реальностью, позволяющие людям привыкнуть к своим новым протезам ног.
Первый VR-продукт широкого потребления
Мы всегда старались найти способ запустить в массовую продажу дешевые устройства виртуальной реальности. Самым известным из них стала перчатка. Когда VPL превратилась в настоящую компанию – а к тому я и веду свою историю, – мы заключили сделку с гигантской корпорацией по производству игрушек Mattel о продаже Power Glove, которая была совместима с первым поколением игровых машин Nintendo. На рынок вышло несколько миллионов экземпляров.
Я бы хотел, чтобы как можно больше людей увидело прототипы игр и прочувствовало ощущения, которые они дают. Они и сейчас впечатляют. Но комплект поставки всегда был компромиссом. Само устройство помнят лучше, чем официальные игры, выпущенные для него.
Тем не менее Power Glove стала известна в поп-культуре, и у нее до сих пор остались поклонники. Power Glove – это здорово!
Межвидовая гаптика пищеварительного тракта
Первые перчатки виртуальной реальности вдохновляли многих. Иногда они служили для странных и забавных экспериментов. Один из них произошел в горах рядом с Кремниевой долиной, где жили Пенни Паттерсон и говорящая горилла Коко, а также располагался фонд Gorilla Foundation.
Коко использовала для общения язык жестов, но жестикулировала с огромной скоростью. Из-за этого возникали разногласия о том, правильно ли ученые понимают ее и не прочитывают ли в жестах Коко больше, чем она намеревалась сказать.
И вот Пенни спросила, нельзя ли сделать перчатку DataGlove для гориллы. Разумеется! Это же замечательный рынок сбыта для компании, которая находится в отчаянном положении. О чем я думал?
Я привез в фонд Gorilla Foundation дорогущую тестовую перчатку, которую изготовил за свой счет, но оказалось, что у Коко началась течка, и мое присутствие ее слишком возбуждало. Вместо этого Пенни предложила испытать перчатку на молодом самце по кличке Майкл.
Пенни натянула перчатку на лапу Майкла, он недоуменно посмотрел на странную штуку, а потом сожрал ее, молниеносно проглотив целиком.
Через несколько месяцев мне позвонили. «Помните перчатку? Она выходит». Очевидно, то, что нельзя переварить, проходит через пищеварительный тракт горилл полуокаменелым. Я хотел вернуть ее назад! Это же не просто объект. Мы поспорили. Увы, перчатка осталась у фонда Gorilla Foundation, а собственность – это девять десятых закона, так что я не могу показать вам, как она выглядит.
Осьминог, робот-дворецкий
А как насчет активной гаптики, то есть устройства, которое не просто считывает движения вашего тела, но предает силу, сопротивление, тепло и другие ощущения от прикосновений?
В экспериментах с гаптикой 1970-х годов участвовали огромные и страшные роботизированные руки, которые можно было запрограммировать так, чтобы они повторяли действия в виртуальном мире. Фред Брукс работал с этими здоровенными железяками в Чапел-Хилл. Их часто крепили к потолку, как и первые шлемы Айвена.
Роботизированная рука активна; она может создавать впечатление прикосновения к виртуальному объекту. Вы двигаете рукой, рука перемещает курсор, виртуальный инструмент или руку аватара. Когда такое виртуальное продолжение вашей руки встречает препятствие, например поверхность виртуального стола, робот отказывается двигаться сквозь нее. Вы чувствуете, что столкнулись с поверхностью, потому что вам диктуют это настоящие ощущения, а не синестезия. Ваш мозг связывает воедино гаптический сигнал робота с изображением стола в компьютерной графике, и, пока вы не проявите настойчивость, вы будете ощущать физическое прикосновение к столу.
Двадцать четвертое определение VR: кибернетическая конструкция, измеряющая исследовательский аспект человеческого восприятия, чтобы его нейтрализовать.
Если гаптическое устройство функционирует нормально, то при попытке толкнуть виртуальный пуфик вы почувствуете мягкую упругость, а не твердую устойчивость стола. Точно так же, если вы поднимете виртуальную тяжесть, роботизированная рука может потянуть вниз вашу настоящую руку, имитируя гравитацию.
Это называется «силовая обратная связь», и рассказать о ней проще, чем использовать. Всегда огромной проблемой было уменьшить время ожидания и повысить точность – так же как со зрением в виртуальной реальности. Но это было лишь началом всех трудностей. Еще нужно выяснить, как закрепить роботизированную руку, а затем следует самое важное: эта конструкция никаким образом не должна причинить вам вреда, даже если она по-дурацки запрограммирована.
Восприятие силовой обратной связи интересно тем, что в нем задействовано все тело. Если надавить на поверхность стола, реального или виртуального, его прочувствует все ваше тело. Если вы стоите, то весь ваш скелет приспосабливается к необходимости справляться с реальностью, в которой стол сопротивляется вашему воздействию. Если вы сидите, приспосабливаются ваша рука и спина. Вы чувствуете положение вашего тела и напряжение, которое на него воздействует – эта часть гаптических ощущений называется проприорецепцией, – а также тактильные ощущения, исходящие из той области, которой вы давите на стол.
Силовая обратная связь – одно из узких направлений виртуальной реальности, которое пользуется коммерческим успехом по всему миру вот уже много лет. Поскольку эта книга рассказывает о личном опыте, а не описывает историю развития этой области науки, я не стану упоминать всех исследователей силовой обратной связи, а расскажу о том, кто симпатичен мне больше всех остальных. Кен Сейлсбери из Стэнфорда. Одно из устройств, в изобретении которого он участвовал, Phantom, многие годы являлось основным компонентом систем виртуальной реальности. Это замечательная дружественная компьютеру роботизированная рука, с помощью которой можно управлять виртуальным инструментом.
