Rozšírená realita, virtuálna realita a ďalšie technológie priestorového počítania umožňujú vedcom pracovať s údajmi o Zemi a vesmíre priamo v trojrozmernom priestore. Namiesto sledovania zložitých modelov iba na plochej obrazovke môžu výskumníci, študenti aj verejnosť skúmať geologické štruktúry, ľadovce, koralové útesy či pohyb vesmírnych telies z nových perspektív.
Extended Reality Offers Opportunities for Scientific Show-and-Tell.
Vedy o Zemi a vesmíre pracujú s javmi, ktoré majú často tri alebo ešte viac rozmerov. Vizualizácia a analýza týchto údajov však dlhodobo prebiehala najmä v dvojrozmernom prostredí. Mapy, tlačené materiály, počítačové obrazovky aj nástroje ako geografické informačné systémy a Google Earth preto síce výrazne zlepšili prácu s priestorovými údajmi, no stále zobrazujú trojrozmerné dáta prostredníctvom dvojrozmerného média.
Technológie označované spoločným pojmom extended reality, skrátene XR, tento prístup rozširujú. Ponúkajú interaktívne 3D modely, virtuálne terénne výpravy, pohlcujúce skupinové prostredia, planetáriá, jaskynné virtuálne prostredia CAVE aj možnosti prevodu údajov na zvuk. Vedci ich využívajú pri plánovaní terénneho výskumu, analýze dát, vzdelávaní a vysvetľovaní vedeckých výsledkov.
XR už našla uplatnenie pri zobrazovaní modelov prúdenia podzemnej vody, koralových útesov, geologických odkryvov, ľadovcov a údajov z radarov či lidarov. Výskumníci vytvorili aj aplikácie na interpretáciu tomografických modelov plášťa, odhad vlastností zlomov, zobrazovanie a sonifikáciu zemetrasení, posudzovanie povodňových rizík či analýzu meteorologických modelov.
Jedným z príkladov je virtuálna terénna exkurzia ku geologickej lokalite Whaleback anticline v strednej Pensylvánii. Digitálne prostredie umožňuje skúmať štruktúrnu geológiu lokality bez nákladov a rizík spojených s cestovaním a pohybom v teréne. Podobne možno prostredníctvom rozšírenej reality skúmať ľadový šelf Rossovho mora. Jeho digitálna projekcia vznikla z údajov lidarového a radarového merania prenikajúceho ľadom v rámci projektu ROSETTA-Ice.
Autori upozorňujú, že vedecká komunita by mala lepšie vyhodnotiť, kde XR skutočne prináša výhodu, kde má obmedzenia a ako ju možno zmysluplne začleniť do výskumu a komunikácie vedy. Vývoj však brzdí aj nedostatok používateľských štúdií, ktoré by spoľahlivo ukázali, či tieto nástroje vedú k lepším vedeckým objavom alebo analýzam. Potrebné je tiež zvýšiť digitálnu a technickú pripravenosť výskumníkov a vytvoriť viac príležitostí na praktické využitie XR.
Čo znamená rozšírená realita a priestorové počítanie
Rozšírená realita, teda augmented reality alebo AR, vkladá digitálne objekty do skutočného prostredia. Používateľ ich môže sledovať napríklad cez smartfón, tablet alebo špeciálne okuliare. Virtuálna realita, VR, naopak nahrádza okolité prostredie digitálnym svetom a zvyčajne ponúka aj interaktívne ovládanie.
Snímka zobrazuje: Extended Reality Offers Opportunities for Scientific Show-and-Tell.
Medzi týmito pólmi sa nachádza zmiešaná realita. V nej sa digitálne objekty správajú v súvislosti s reálnym prostredím používateľa. XR je širší zastrešujúci pojem pre tieto technológie a ich aplikácie. Priestorové počítanie označuje širší spôsob práce s objektmi v 3D priestore — cez náhlavné súpravy, mobilné zariadenia aj bežné počítačové obrazovky.
Dôležitá nie je iba technika, ale aj miera ponorenia a interakcie. Používateľ môže model len pozorovať, premiestňovať ho v miestnosti alebo sa v ňom úplne pohybovať. Vedecká aplikácia by preto mala zodpovedať tomu, čo má používateľ skúmať a aký typ údajov potrebuje pochopiť.
Kde môže XR pomôcť vedcom
Trojrozmerné prostredie môže uľahčiť vnímanie priestorových vzťahov a vzorcov, ktoré sa na plochej obrazovke zobrazujú ťažko. Výskumník môže model otáčať, približovať, sledovať z iného uhla alebo doň vkladať ďalšie informácie. Takýto postup môže byť užitočný pri geologických štruktúrach, podzemných procesoch, ľadových vrstvách či veľkých geofyzikálnych modeloch.
Snímka zobrazuje: To view 3D models in augmented reality, open the QR code (or, on a desktop with a webcam, navigate to.
XR môže pomôcť aj pri skúmaní miest, kam sa človek nemôže jednoducho dostať. Virtuálne prostredie umožňuje simulovať nebezpečné, nemožné, neefektívne alebo nákladné situácie. Používateľ môže napríklad pozorovať krajinu z výšky, prejsť cez pevnú horninu alebo si označiť konkrétne prvky modelu bez zásahu do skutočného miesta.
Súčasťou priestorových technológií môže byť aj haptická spätná väzba, napríklad vibrácie alebo silová odozva ovládača. Sonifikácia zase prevádza údaje na zvuk. Takéto doplnky nemusia nahradiť obraz, môžu však pridať ďalší spôsob, ako dáta vnímať a interpretovať.
Virtuálne terénne výpravy nenahradia skutočný terén
Virtuálna exkurzia môže znížiť náklady, odstrániť časť bezpečnostných rizík a sprístupniť prírodovedné vzdelávanie ľuďom, ktorí sa na konkrétne miesto nemôžu vypraviť. Význam má aj pre študentov so zdravotným znevýhodnením alebo pre tých, ktorým účasť na klasickej terénnej výučbe bránia iné okolnosti.
Snímka zobrazuje: A user virtually explores Antarctica’s Ross Ice Shelf through the Inside the Ice Shelf augmented reality experience. The projection of the ice shelf,.
Takéto prostredie však neposkytuje všetky skúsenosti zo skutočného terénu. Nenahrádza každé pozorovanie, zmyslový vnem ani spôsob, akým sa človek v reálnej krajine orientuje. Odborníci preto odporúčajú navrhovať virtuálne terénne výpravy ako doplnok, nie ako automatickú náhradu osobného výskumu.
Praktická hodnota XR teda závisí od cieľa. Ak má používateľ pochopiť priestorovú stavbu lokality alebo si bezpečne precvičiť určitý postup, virtuálny model môže byť veľmi užitočný. Ak je predmetom výskumu samotné prostredie a jeho priame vlastnosti, digitálna simulácia poskytne iba časť informácií.
Vývoj vedeckého XR nástroja si vyžaduje viac než kvalitnú grafiku. Spája počítačovú grafiku, dizajn interakcie, herné princípy a rozhrania človeka so strojom s odbornými údajmi konkrétnej disciplíny. Geológ, klimatológ alebo planetárny vedec preto potrebuje spolupracovať s ľuďmi, ktorí rozumejú tvorbe digitálnych prostredí a používateľskému zážitku.
Snímka zobrazuje: Fig. 1. Counts of extended reality- (XR)-related abstracts (gray bars) and total abstracts (blue curve) presented at AGU’s Annual Meeting (formerly.
Samotný pôsobivý model ešte nedokazuje, že pomáha pri vedeckej práci. Výskumníci potrebujú overiť, či používatelia dokážu v prostredí presnejšie analyzovať dáta, lepšie si osvojiť učivo alebo zrozumiteľnejšie vysvetliť výsledky. Práve v tejto oblasti podľa zdrojového materiálu chýba v mnohých prácach dostatok robustných používateľských štúdií.
Počítačová veda ponúka príklady, ako takéto testovanie robiť. Vedy o Zemi a vesmíre z nich môžu čerpať pri navrhovaní vlastných experimentov. Výsledkom by nemalo byť iba technologické spestrenie, ale nástroj, ktorý skutočne zlepší pozorovanie, analýzu alebo komunikáciu vedeckých poznatkov.
Čo zostáva otvorené
Najväčšou otvorenou otázkou nie je, či XR dokáže vytvoriť 3D model. Dôležitejšie je, pri ktorých úlohách poskytuje oproti tradičným obrazovkám merateľnú výhodu. Nie každé dáta potrebujú vysokú mieru ponorenia a nie každé publikum má k dispozícii rovnaké zariadenia či technické skúsenosti.
Snímka zobrazuje: Nathaniel Frissell (left, wearing a Valve Index VR headset) and Jaime Aguilar Guerrero (right, wearing a HoloLens 2 headset) view a 3D point cloud of.
Výskumníci preto musia zohľadniť dostupnosť hardvéru, náročnosť prípravy modelov, pohodlie používateľov aj spôsob, akým technológia ovplyvňuje pozornosť a interpretáciu údajov. Pri verejnej komunikácii navyše treba dbať na to, aby pohlcujúci zážitok nezatienil samotné vedecké vysvetlenie.
Ďalší rozvoj bude závisieť od vzdelávania výskumníkov, medziodborovej spolupráce a systematického hodnotenia výsledkov. XR má potenciál zmeniť spôsob vedeckej práce aj vysvetľovania zložitých javov, no jeho prínos bude treba posudzovať podľa konkrétnych potrieb, nie iba podľa technologickej novosti.
Na poskytovanie tých najlepších skúseností používame technológie, ako sú súbory cookie na ukladanie a/alebo prístup k informáciám o zariadení. Súhlas s týmito technológiami nám umožní spracovávať údaje, ako je správanie pri prehliadaní alebo jedinečné ID na tejto stránke. Nesúhlas alebo odvolanie súhlasu môže nepriaznivo ovplyvniť určité vlastnosti a funkcie.
Funkčné
Vždy aktívny
Technické uloženie alebo prístup sú nevyhnutne potrebné na legitímny účel umožnenia použitia konkrétnej služby, ktorú si účastník alebo používateľ výslovne vyžiadal, alebo na jediný účel vykonania prenosu komunikácie cez elektronickú komunikačnú sieť.
Predvoľby
Technické uloženie alebo prístup je potrebný na legitímny účel ukladania preferencií, ktoré si účastník alebo používateľ nepožaduje.
Štatistiky
Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na štatistické účely.Technické úložisko alebo prístup, ktorý sa používa výlučne na anonymné štatistické účely. Bez predvolania, dobrovoľného plnenia zo strany vášho poskytovateľa internetových služieb alebo dodatočných záznamov od tretej strany, informácie uložené alebo získané len na tento účel sa zvyčajne nedajú použiť na vašu identifikáciu.
Marketing
Technické úložisko alebo prístup sú potrebné na vytvorenie používateľských profilov na odosielanie reklamy alebo sledovanie používateľa na webovej stránke alebo na viacerých webových stránkach na podobné marketingové účely.
