Technologia Holodeck ze Star Treka jednak możliwa do stworzenia?

Pamiętacie fikcyjną technologię Holodeck z serialów Star Trek, która umożliwiała kreowanie symulowanej rzeczywistości na podstawie wprowadzonych wcześniej danych? Jak się okazuje, nie musi ona pozostawać w sferze filmów science-fiction, bowiem jej stworzenie jest całkiem realne – bliżej opowiada o tym Lisa Su, obejmująca stanowisko senior vice president oraz general manager w Global Business Units w firmie AMD.

Będąc coraz bardziej zaawansowanym technologicznie oraz cyfrowo skomunikowanym społeczeństwem pędzimy w kierunku momentu, w którym sławna z serialu Star Trek: Następne Pokolenie, futurystyczna wizja technologii Holodeck będzie na wyciągnięcie ręki. Może się zatem okazać, że w 25-tą rocznicę debiutu serialu ten system tworzenia wirtualnej rzeczywistości (umieszczany na statkach gwiezdnych i bazach kosmicznych uniwersum Star Treka) może być bliżej niż można się było spodziewać. Jednak w jaki sposób dokładnie technologia Holodeck mogłaby zostać urzeczywistniona i jakie współcześnie rozwijane innowacje będą ją wspierać i pozwolą jej zaistnieć?

Rzeczywistość jest taka, że już teraz zbliżamy się do poziomu możliwości obliczeniowych komputera, jaki pozwoli osiągnąć i wprowadzić w życie doznania zapewniane przez Holodeck. W lutym 2013 roku byłam jedną z uczestniczek International Solid State Circuits Conference i miałam wówczas to szczęście, że aktor LeVar Burton, serialowy komandor Geordi La Forge, dołączył do mnie na scenie, abyśmy mogli wspólnie omówić temat technologii Holodeck. Przez dłuższy czas rozważaliśmy realną możliwość zaistnienia tej technologii w ciągu najbliższych zaledwie dziesięciu czy piętnastu lat.

Patrząc wstecz na swoją karierę w Star Treku LeVar powiedział mi, że „technologia wprowadzona do Następnego Pokolenia 25 lat temu wydaje się tak samo niemożliwa do zaistnienia dziś jak i wtedy”. Powiedział nam potem, że jest coś “magicznego w tym, co się dzieje między pomysłem a umieszczeniem go w przestrzeni... Myślę, że to, co ludzi najbardziej przyciąga do idei tej technologii, to świadomość, że jeśliby z niej skorzystali to wystarczyłoby tylko coś sobie wyobrazić, żeby tego doświadczyć”.

W związku z tym łącząc odrobinę wyobraźni z teorią obliczeniową możemy dostrzec, jak HSA (Heterogenous System Architecture - Architektura Systemów Heterogenicznych) wesprze powstanie prawdziwego Holodecka. HSA angażuje wiele różnych procesorów komputerowych tak, że mogą działać razem i zapewniać doznania jak żadne inne. To mogłyby także obejmować procesy takie, jak rzeczywistość rozszerzona i naturalne interfejsy użytkownika, które według AMD przyśpieszą umożliwienie tym samym stworzenie reagującego i realistycznego, wirtualnego środowiska dookoła człowieka. W prawdziwym Holodecku technologia HSA mogłaby odwzorowywać rzeczywiste sceny przed użytkownikiem, przetwarzać i dostosowywać obrazy do powierzchni pokrytych ekranami i równie dobrze dopasowywać jasność w widzeniu obwodowym. Omówmy każdy z tych elementów osobno.

Holodeck na statku USS Enterprise-D w serii filmów Star Trek

Fotografia obliczeniowa

Fotografia obliczeniowa będzie potrzebna do stworzenia 360-stopniowego środowiska wizualnego, jakie można było zobaczyć w Holodecku. W celu odwzorowania rzeczywistych scen przez obrazy o skończonych wymiarach trzeba będzie stworzyć technologię zaawansowanego łączenia zdjęć z podzielonych na fragmenty środowisk, dzięki czemu użytkownik będzie miał wrażenie, jakby warunki były prawdziwe. Co więcej, obrazy powinny być przetwarzane tak, żeby uwzględniać zakrzywione powierzchnie ekranu, podczas gdy jasność musiałaby być modulowana z uwzględnieniem widzenia obwodowego.
 
Dźwięk kierunkowy

Generowanie dźwięku „3D” będzie kluczowe w uzyskaniu koniecznego poziomu realizmu w Holodecku. Uprzestrzennienie efektów, takich jak pogłos, mogłoby brać udział w przekonaniu odbiorcy, że otoczenie jest prawdziwe. Od strony obliczeniowej za tym wszystkim musi stać super-szybki poziom akceleracji karty graficznej, żeby w ogóle podołać temu zadaniu. Po prawdzie ostatnio ogłoszona przez nas technologia AMD TrueAudio podnosi realizm dźwięku stymulując percepcję tak, by mózg odbierał dźwięk jak prawdziwy. Oferujemy ją już w wybranych modelach kart graficznych AMD Radeon Serii R9 oraz R7.

Naturalne interfejsy użytkownika

Rozpoznawanie głosu i gestów musi być na tyle spójne, żeby odbiorca mógł wchodzić w interakcje z otoczeniem, jakby było prawdziwe. Rozpoznawanie mowy umożliwiłoby przetworzenie i rozpoznanie wzorca głosowego bez zakłóceń echa czy szumu tła. Równolegle zaawansowane, komputerowe algorytmy wizyjne będą mogły wyodrębniać z tła dłoń lub inne, poszczególne partie ciała.

Obliczanie kontekstowe

Biometryka to jeden z przykładów tego, jak ta funkcja mogłaby wyglądać w Holodecku. Po pierwsze wykrywanie i rozpoznawanie twarzy mogłoby sprawdzić, czy dana postać jest obecna i dopasować ją do jednej z zapisanych tożsamości. Procesy te mogłyby być zatwierdzane przez mrugnięcie okiem, żeby system mógł określić, że jest to w rzeczywistości prawdziwa twarz.

Rzeczywistość Rozszerzona

Części składowe HSA umożliwią stworzenie świata rozszerzonej rzeczywistości. Jako konsumenci, doświadczaliśmy jej jedynie na małą skale na produktach i w reklamie. Holodeck gigantycznie zwiększy skalę wykorzystania tego przy rejestracji obrazów, śledzeniu obiektów i składaniu obrazów. Wszystko to będzie wsparte akceleracją procesora/karty graficznej po to, żeby grafika mogła być renderowana płynnie, a warstwa wizualna wirtualnej rzeczywistości była tworzona sprawnie i bez przycięć. Użytkownik będzie dosłownie pochłonięty przez rozszerzoną rzeczywistość i to jak nigdy wcześniej.

Krok naprzód

Do zrealizowania wizji Holodecku potrzeba wielu działających w tle technologii, a ta magia przyszłości będzie wprowadzona właśnie przez procesory oraz układy zoptymalizowane do przetwarzania nowych i rozwijających się właśnie zadań obliczeniowych.
Ogólnie rzecz biorąc jest dla mnie jasne, że skoro Star Trek przewidział powstanie rozkładanego telefonu, bezprzewodowej słuchawki Bluetooth i tabletu, tak i my mamy szansę zrealizować pozornie fantastyczno-naukową technologię za naszego życia – dzięki ekscytującym technologiom komputerowym, torującym nam do tego drogę już dziś.

Konferencja AMD na targach CES 2014 - w 49 minucie głos zabiera LeVar Burton, czyli odtwórca roli Geordi La Forge ze Star Trek: The Next Generation

Źródło: AMD, Wikipedia