Rzeczywistość wirtualna i jej zastosowania Źródło: opracowanie nt. "Fizjologiczne skutki uboczne wykorzystywania technik rzeczywistości wirtualnej",  dr Krystyna Zużewicz, CIOP-PIB, 2010

Rzeczywistość wirtualna

W znaczeniu potocznym słowo wirtualny oznacza coś, co nie istnieje w realnym świecie, lecz w sztucznie stworzonej rzeczywistości nazywanej "rzeczywistością wirtualną" (virtual reality). Drugie, znaczenie słowa wirtualny o szerszym znaczeniu to „symulowany, czyli pełniący funkcję czegoś, co w rzeczywistości nie istnieje zaś rzeczywistość wirtualna, to taka, która posiada wszystkie cechy prawdziwego świata, oprócz jednej – istnienia (Sitarski P. za The New Hacker's Dictionary). Terminami używanymi zamiennie dla "rzeczywistości wirtualnej" są. sztuczna rzeczywistość (artificial reality), sztuczne środowiska (virtual environments – termin używany przez specjalistów z NASA) oraz światy wirtualne (virtual worlds).

Rzadziej używanym jest termin cyberprzestrzeń (cyberspace) odnoszący się najczęściej do tzw. przestrzeni informacyjnej, do zespolenia informacji cyfrowej i ludzkiej percepcji. Przez niektórych rzeczywistość wirtualna uważana jest za zjawisko psychiczne, ponieważ może dostarczać złudzenia przebywania w innymi świecie. Z takiego rozumienia wynikają jej definicje oparte na doznaniach psychicznych np. taka, że rzeczywistość wirtualna jest szczególnym rodzajem doznania, nie zaś zbiorem urządzeń. W tym przypadku rola techniki w tworzeniu rzeczywistości wirtualnej polegałaby na stworzeniu takich warunków, by użytkownik skłonny był "wytwory wyobraźni traktować tak, jakby były rzeczywiste.

Stopień dokładności, z jaką stworzona sztucznie rzeczywistość, odwzorowuje prawdziwe środowisko i to jak dalece bodźce dostarczone ludzkim zmysłom są zbliżone do tych, jakie istnieją w realnym świecie, decyduje o tym jak silne będzie złudzenie przebywania w rzeczywistości wirtualnej. Popularnie mówi się wówczas o stopniu zanurzenia w rzeczywistość wirtualną. Jeżeli stworzony obraz będzie oglądany na małym ekranie monitora to będzie to przypominało podglądanie wirtualnego świata przez „dziurkę od klucza”. Im większy będzie ekran a obraz wierniejszy prawdziwemu pod względem barw, głębi obrazu, ostrości i płynności zmian, jakie są konsekwencja ruchu obiektów w nim umieszczonych, to tym głębsze będzie zanurzenie w rzeczywistość wirtualną.

Systemem dającym obecnie najgłębsze zanurzenie w rzeczywistość wirtualną jest system do prezentacji obrazów trójwymiarowych. Wykorzystuje się go między innymi w budowie symulatorów pojazdów gdzie operator umieszcza na głowie hełm wyposażony w system śledzenia ruchów i w ekrany dostarczające obrazy osobno dla każdego oka. Rozwiązanie to wykorzystuje nie tylko oddziaływanie poprzez narząd wzroku, ale także słuch. Wyposażenie w stereofoniczne słuchawki dostarcza złudzeń słuchowych stanowiących tło dźwiękowe dla zmieniającego się obrazu i czynności wykonywanych przez człowieka. Najczęściej jednak (filmy, gry komputerowe) system prezentacji obrazu, wykorzystuje standardowy monitor a widzenie stereoskopowe uzyskuje się dzięki zakładanym przez użytkownika okularom ciekłokrystalicznym, które odpowiedni obraz przepuszczają do każdego oka naprzemiennie.

Pozostają jeszcze do odtworzenia bodźce dotykowe, odczucia związane z ruchem własnego ciała np. podczas gwałtownego hamowania czy przyspieszania, spadania z wysokości lub unoszenia się czy wykonywania zakrętu (jak podczas jazdy samochodem).

Do tego celu, w zależności od przeznaczenia, stosowana jest symulacja dotyku poprzez użycie specjalnych rękawic, joysticków lub przestrzennych myszy. Bardziej skomplikowane urządzenia, to odpowiednie skafandry, szkielety zewnętrzne. Bardziej zaawansowane konstrukcje symulatorów pojazdów, wyposażone są w specjalne ruchome platformy.

Wszystkie poczynania zmierzające do uzyskania jak najpełniejszego „zanurzenia zmysłowe” w rzeczywistości wirtualnej mają jednak swoje dobre i złe strony. Dążąc do pełniejszego zanurzenia w morzu bodźców, skazani jesteśmy na wprowadzanie coraz większej ilości "szumów" pochodzących tylko z samej aparatury oraz na pewną niewygodę dla użytkownika np: słuchawki dobrze izolujące od świata zewnętrznego uciskają głowę, układy wyświetlające obrazy posiadają niską jakość obrazu i tylko namiastkę widzenia trójwymiarowego przez malarski zabieg tworzenia perspektywy czy głębi ostrości, układy sterujące zmianami obrazu są „zbyt wolne” i obraz nie nadąża za ruchami głowy.

Wykorzystanie rzeczywistość wirtualnej w symulatorach pojazdów

Techniki rzeczywistości wirtualnej oprócz tego, że są wykorzystywane do celów rozrywkowych np. gry komputerowe, filmy 3D, mają też ważne praktyczne zastosowanie przy konstruowaniu symulatorów różnego typu pojazdów.

Należy jednak pamiętać, że nauka jazdy czy obsługi pojazdu z wykorzystaniem symulatora odbywa się z ograniczeniami wynikającymi z różnic między kierowaniem rzeczywistym pojazdem i „symulatorem” pojazdu. Nie ulega wątpliwości, że wprowadzenie symulatorów do systemów szkoleń stanowi jeden ze sposobów obniżania ich kosztów. Szkolenie ludzi w zakresie obsługi sprzętu na symulatorach pojazdu, eliminuje straty materialne i ryzyko utraty zdrowia kierującego pojazdem, jakie mógłby spowodować błąd wynikający z braku odpowiednio wysokiego poziomu umiejętności operatora. Inne korzyści płynące z zastosowania symulatorów pojazdów to możliwość prowadzenia badań naukowych służących ocenie wpływu na sprawność psychofizyczną kierującego pojazdem czynników takich jak zmęczenie, senność, alkohol, kofeina, leki. Ocena obciążeń psychicznych towarzyszących pracy zawodowych kierowców a także pilotów. Indywidualne badania przydatności do zawodu oraz kształtowanie zachowań kierowcy w sytuacjach trudnych i niebezpiecznych. Ważna jest też możliwość oceny wpływu wieku na szybkość reakcji kierowcy w sytuacjach trudnych (np. poślizg, zagrożenie kolizją). Korzystanie w trakcie kierowania pojazdem z telefonów komórkowych, czy nawigacji satelitarnej zwłaszcza przez młodych kierowców, wymusiło konieczność sprawdzenia jak wpływa to na spostrzeganie i zagrożenia i prawidłowość reakcji. Inne zalety wynikające z zastosowania symulatora do nauki kierowania pojazdem to: ochrona środowiska, krótszy i efektywniejszy czas szkolenia, brak kosztów ubezpieczenia pojazdu, znacznie dłuższy cykl eksploatacji symulatora w porównaniu do rzeczywistego pojazdu.

Do negatywnych stron stosowania symulatora do nauki kierowania pojazdem, zalicza się wysoki koszt budowy zwłaszcza, gdy przyjmuje się założenie o możliwie wiernym odtworzeniu warunków rzeczywistych jazdy. Wysoki koszt wiąże się między innymi z wprowadzaniem ruchomych platform umożliwiających np. symulację manewru zakrętu pojazdu, gwałtownego hamowania, nierówności nawierzchni oraz z zastosowania szerokoekranowej wizualizacji drogi i jej otoczenia z odpowiednio wysoką jakością i wiernością obrazu odtwarzanego otoczenia. Istnieją też negatywne aspekty stosowania symulatorów odnoszące się bezpośrednio do osoby odbywającej szkolenie. Podczas symulowanej jazdy część osób doświadcza objawów tzw. choroby symulatorowej. Istnieje też możliwość nabycia niekorzystnych nawyków, które nie powinny występować podczas kierowania pojazdem rzeczywistym.