Kitabı oxu: «Архитектор виртуальности. Профессиональные пробы»

© Ольга Михеева, 2019

ISBN 978-5-4496-1784-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Аннотация

Учебное пособие знакомит с технологией виртуальной реальности и новой профессией архитектор виртуальности. Предназначено для учащихся школ, СПО, вузов, а также учителей, педагогов, методистов, специалистов по профориентации, родителей и всех желающих познакомиться с технологией виртуальной реальности и получить начальные навыки по созданию WebVR- проектов.

Пособие рекомендуется для учебной деятельности на уроках, кружках, факультативах, а также для самостоятельной работы учащихся.

Соответствует ФГОС ВО 3++ бакалавриат 09.03.02 Информационные системы и технологии; цифровой компетенции WorldSkills «Разработка виртуальной и дополненной реальности», ФГОС СОО.

В пособии отражен практический опыт проведения профориентационных занятий с учащимися в рамках мероприятий проекта «Твой курс: ИТ для молодежи» при поддержке АНО ЦРСИ «Проектория» и предпрофильных курсов для учащихся 9-х классов.

Рецензенты:

Е. В. Даценко, директор института дополнительного образования ТГУ Е. В. Даценко

В. С. Холодкова, директор по маркетингу ООО «Элиговижн»

Введение

Виртуальная среда становится для человека такой же естественной, как физическое пространство городов, помещений, природы. В виртуальной среде человек отдыхает, посещает достопримечательности, музеи, восстанавливает силы или проходит обучение. Виртуальная среда автоматически настраивается под психофизиологическое состояние человека или под его запросы и задачи, создавая не просто образ пространства или помещения, а целостную сеть виртуальных сред, которая в итоге воспринимается как единая система – виртуальный мир.

Технология виртуальной реальности становится неотъемлемой частью экономики, культуры, образования. Развитие новых технологий способствует появлению новых профессий. Знакомство школьников с перспективными профессиями и новыми компетенциями необходимо для раннего самоопределения учащихся. Использование метода практикоорентированной профориентационной работы формирует опыт конкретной профессиональной деятельности и позволяет понять степень заинтересованности в её освоении. Одним из инновационных способов практикоорентированной профориентации являются профессиональные пробы.

Профессиональные пробы – это современная технология сопровождения профессионального выбора школьников, соответствующая трём базовым принципам инновационной профориентации: непрерывность, социальное партнёрство и практикоориентированность [16].

Профессиональные пробы основываются на модели «работодатели, колледжи и вузы – для школьников». Комплекс проб различной направленности объединяется в сетевой цикл, позволяющий школьнику за время обучения в 8—11 классах пройти до пятнадцати различных проб, выбирая их из обширного набора курсов. Содержание набора профпроб, реализуемых в каждой конкретной территории РФ, соответствует перечню профессий, наиболее востребованных и перспективных для этой территории.

Самарский регион успешно выстраивает опережающие системы профориентационной работы с обучающимися на основе профессиональных проб. В Тольяттинском государственном университете реализуется более двадцати программ по наиболее востребованным в регионе профессиям.

На базе Центра компетенций по инновационным технологиям дополненной и виртуальной реальности Института дополнительного образования ТГУ для молодежи города организуются разноплановые профориентационные мероприятия по технологии виртуальной реальности и профессиям, связанным с виртуальностью – мастер-классы, экскурсии, мини-курсы, хакатоны, летние школы, олимпиады. Знакомство с современными инструментами цифровой экономики, одним из которых является виртуальная реальность, помогает учащимся сориентироваться в мире новых профессий и перспективных практик, осуществить осознанный выбор специальности, подкрепленный практическим опытом освоения профессии.

В пособии представлен опыт Тольяттинского государственного университета в организации профессиональных проб для учащихся по направлению «Виртуальная реальность» в рамках курса «Архитектор виртуальности». Курс позволяет учащимся получить представление о значимости технологии виртуальной реальности в современном мире, раскрывает особенности новых профессий в данной области, знакомит с особенностями профессиональной деятельности в этом направлении.

В главах 1—2 содержится теоретический материал о профессии архитектор виртуальности, технологиях и инструментах виртуальной реальности. В главе 3 представлен практикум по созданию WebVR-мира средствами облачного ресурса vizor.io. В приложении размещен пример программы курса предпрофильной подготовки обучающихся 9 классов «Архитектор виртуальности».

Пособие будет интересно широкому кругу читателей – учащимся, педагогам, родителям.

Глава 1. Новая профессия: архитектор виртуальности

Эта профессия (архитектор виртуальных миров) сравнима с гейм-дизайнером, только на порядок сложнее. Здесь важно не просто сделать игру – тут идет создание мира, в который можно погрузиться, задействовать все органы чувств, включая вестибулярный аппарат, если мы используем подвижные платформы, запахи и 5D-эффекты. Например, когда вы попадаете в скалистое ущелье, слышите шум ветра, то включаются определенные визуальные спецэффекты, начинает работать вентилятор – вы чувствуете, что дует ветер.

Владимир Деген о профессии архитектора VR

В атласе новых профессий Сколково atlas100.ru собрано более ста профессий, которые появятся на рынке труда в ближайшем будущем или уже востребованы в современном мире. Атлас новых профессий – это альманах перспективных отраслей и профессий на ближайшие 20 лет. Он позволяет понять, какие отрасли будут активно развиваться, какие в них будут рождаться новые технологии, продукты, практики управления и какие новые специалисты потребуются работодателям.

Одной из таких новых, но уже востребованных профессий, является профессия архитектор виртуальности – «специалист по проектированию решений, позволяющих работать, учиться и отдыхать в виртуальной реальности. Разрабатывает софт и оборудование, с учетом био- и психопараметров пользователя, в том числе под индивидуальный заказ» (по определению Атласа).

Портрет профессии

Архитектор виртуальности разрабатывает программное обеспечение и оборудование с учетом био- и психопараметров пользователя, позволяющее учиться, работать, отдыхать в виртуальной реальности. Задачей архитектора виртуальности является создание виртуального мира из эпизодических приложений отдельных информационных систем.

Виртуальная среда становится для человека такой же естественной, как физическое пространство городов, помещений, природы. В виртуальной среде человек отдыхает, посещает достопримечательности, музеи, восстанавливает силы или проходит обучение. Каждый пользователь выбирает необходимые компоненты виртуальной среды из коллекций и настраивает их под себя. Виртуальная среда может автоматически настраиваться под психофизиологическое состояние человека или под его предпочтения и задачи, создавая не просто образ пространства или помещения, а целостную сеть виртуальных сред, которая в итоге воспринимается как единая система – виртуальный мир.

Профессия архитектор виртуальности находится на стыке различных областей знаний: дизайна и архитектуры среды, психологии, нейропсихологии и психофизиологии, программирования и математического моделирования, искусственного интеллекта. Специалисты должны иметь творческое начало, знать запросы клиентов и ориентироваться в тенденциях рынка, а также отлично разбираться в анатомии, психологии, социологии [1].

Профессия архитектора виртуальности относится к профессиям исключительно умственного (творческого или интеллектуального труда). В процессе работы важна деятельность сенсорных систем, внимания, памяти, активизация мышления и эмоциональной сферы. Архитекторы виртуальности отличаются эрудированностью, любознательностью, рациональностью, аналитическим складом ума.

Эта профессия появилась недавно и в официальный перечень профессий ещё не внесена. Но востребованность таких специалистов становится всё более актуальной. Познакомимся с особенностями труда, требованиями к специалисту, возможностями карьерного роста и зарплатой архитектора виртуальности, то есть составим портрет профессии.

Заработная плата: от 60 тыс. рублей (по данным сайта vuzopedia.ru)

Карьерный рост: директор VR-компании.

Условия труда в профессии: работа в комфортном помещении, фриланс.

Ограничения по здоровью: характер работы связан с малоподвижным образом жизни и напряжением зрения, что может привести к проблемам со здоровьем: боли в спине, суставах рук, сухость в глазах, потеря зрения, головные боли.

Работодатели: компании по созданию игр, киностудии, промышленные компании, военная отрасль. Например, российская студия «Chingis» http://www.chingis.net, занимающаяся разработкой проектов виртуальной реальности, компания ARena Space, разрабатывающая минипарки развлечений виртуальной реальности https://arenaspace.ru.

Необходимые способности:

– навыки аналитика, психолога, технического писателя, игрока;

– дополнительные навыки: рисование, 3D-моделирование, базовое знание математики, физики программирования;

– понимание бизнес-элементов разработки (менеджмента);

– базовое знание технической части разработки.

Необходимые качества, свойства личности:

– богатое воображение и безграничная фантазия;

– способность к визуализации;

– психологическое образование со знанием тонкостей человеческой психики и психологии;

– ориентированность на результат;

– ответственность и самостоятельность.

Гуру в профессии: Владимир Деген – лектор по архитектуре VR; CEO & Founder студии «Chingis», VR-евангелист, более 10 лет опыта разработки компьютерных игр (Heroes of Might and Magic 5, W.E.L.L. Online, Vizerra).

Где можно получить профессию.

– Программа бакалавриата «Технологии дополненной и виртуальной реальности в печатной продукции» в Московском политехническом университете.

– Программа бакалавриата «Программное обеспечение игровой компьютерной индустрии» в Московском политехническом университете.

– Курс «Мультимедийные коммуникации» от школы Scream School http://screamschool.ru/courses/multimedia-communications

– Курс по виртуальной реальности от RealTime School https://www.realtime.ru/programmes

– Курс разработчика виртуальной реальности на Udacity https://www.udacity.com/course/learn-unreal-vr-foundations–nd117

– Клуб виртуальной реальности virtuality.club

Важнейшими критериями при оценке специалиста как профессионала, является портфолио реализованных проектов, опыт работы, а также его надпрофессиональные навыки.

Необходимые навыки в профессии

Специалист в любой сфере деятельности должен обладать профессиональными и надпрофессиональными навыками.

Профессиональные навыки

Профессиональные навыки – это знания и умения, необходимые человеку для работы на той или иной должности. Для архитектора виртуальности важны такие профессиональные навыки как умение создавать 3D-модели в различных программных средах; знание психологии и физики; навыки визуализации.

В главе 3 представлен учебно-методический материал, позволяющий овладеть начальными профессиональными навыками по созданию виртуального мира средствами веб-конструктора Vizor.

Надпрофессиональные навыки

Надпрофессиональные навыки или гибкие (мягкие) навыки (англ. soft skills) – это личностные качества человека, выходящие за пределы специализированной подготовки (профессии). Эти навыки отвечают за результативное участие в рабочем процессе, высокую производительность и не связаны с конкретной профессией. Они позволяют быть человеку успешным независимо от специфики его деятельности. Для создания большинства товаров и услуг сегодня требуется кооперация профессионалов из разных областей. Такая кооперация возможна лишь на основе развитых надпрофессиональных навыков.

Несмотря на то, что мягкие навыки являются универсальными и необходимыми для специалиста в любой отрасли, в каждой профессии востребованы конкретные навыки, овладение которыми позволяет работнику повысить эффективность работы в своей сфере. Для архитектора виртуальности обязательны следующие надпрофессиональные навыки (по версии атласа новых профессий).

Системное мышление – умение определять сложные системы, видеть ключевые элементы и их взаимосвязи, а также видеть, как система влияет на элемент и как один элемент или его отсутствие влияет на всю систему.

Межотраслевая коммуникация – понимание взаимовлияния технологий, процессов и рыночных ситуаций в различных смежных и несмежных отраслях. Многие продукты производятся на стыке различных отраслей, важно знать и применять понятия из разных областей науки и техники.

Управление проектами и процессами – умение планировать длительный процесс достижения цели, достигать поставленных задачи, формировать команды с оптимальным использованием имеющихся ресурсов. При иерархической модели руководства навык управления проектами обязателен только для менеджеров. При горизонтальной модели, когда руководство распределяется между всеми участниками процесса, навык управления проектами становится необходимым для многих профессионалов.

ИТ-навыки – умения в сфере ИТ – от создания компьютерных программ и программирования роботов до работы с искусственным интеллектом.

Клиентоориетированность – это умение выявлять потребности клиента и эффективно их удовлетворять.

Совокупность профессиональных и надпрофесиональных навыков позволяет специалисту стать конкурентоспособным на рынке труда, а значит надо их развивать и совершенствовать со школьной скамьи.

Вопросы для самоконтроля

1.Чем занимается архитектор виртуальной реальности? Какие его функциональные обязанности?

2. Назовите риски в профессии.

3. Где может работать профессионал?

4. Назовите признанных специалистов в области виртуальной архитектуры, чем они знамениты?

5. Перечислите и охарактеризуйте необходимые способности и свойства личности архитектора виртуальности.

6. Где в вашем регионе можно получить профессию архитектора виртуальности? Найдите информацию в интернете.

7. Сколько зарабатывает архитектор виртуальности? Найдите информацию в интернете.

8. Что такое профессиональные навыки и чем они отличаются от надпрофессилнальных?

9. Почему для архитектора виртуальности важны надпрофессиональные навыки, указанные в пособие? Ответ обоснуйте.

Глава 2. Виртуальный мир и виртуальная реальность

Виртуальный мир – искусственно созданный мир, построенный при помощи языков программирования и/или на основе компьютерных технологий.

Виртуальная реальность (VR, virtual reality) – созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и другие. Виртуальная реальность конструирует новый искусственный мир.

Виртуальная реальность (виртуальный мир) – это генерируемая с помощью компьютера трехмерная среда, с которой пользователь может взаимодействовать, полностью или частично в неё погружаясь.

Над созданием виртуальных миров работает команда профессионалов – гейм-дизайнеры, программисты, level-дизайнеры, дизайнеры VR и архитекторы виртуальной реальности, придумывающие идею виртуального пространства.

История и перспективы развития VR

Термин «виртуальная реальность» получил распространение в середине 1980-х годов, употребил и популяризировал его Джарон Ланье, американский ученый в области визуализации данных и биометрических технологий, пионер в области технологий виртуальной реальности и их коммерческого продвижения, футуролог, популяризатор, композитор, концептолог, философ, диджерати, включенный энциклопедией Британника в список 300 крупнейших изобретателей в истории человечества. По определению Д. Ланье «виртуальная реальность – это иммерсивная и интерактивная имитация реалистичных и вымышленных сред, то есть некий иллюзорный мир, в который погружается и с которым взаимодействует человек, причем создается этот мир имитационной системой, способной формировать соответственные стимулы в сенсорном поле человека и воспринимать его ответные реакции в моторном поле в реальном времени» [23].

Концепция виртуальной реальности существует с 1838 года со времени представления Чарльзом Уитстоуном его изобретения – стереоскопа. Стереоскоп представлял собой устройство, которое позволяло пользователю просматривать два изображения через отверстия для каждого глаза, которые в совокупности выглядят большими и трехмерными. Стереоскоп стал прототипом VR-очков.

В 1957 году кинематографист Мортон Хейлиг разработал устройство, благодаря которому его называют «отцом виртуальной реальности», ― «Сенсораму». Внешне оно напоминало собой игровой автомат с сиденьем и небольшим экраном. Для своего устройства Хейлиг отснял пять короткометражных фильмов, в которые и «погружался» пользователь, одновременно задействовав зрение, звук, обоняние и осязание.

В 1968 году Иван (Айван) Сазерленд с помощью своего ученика Боба Спроулла создал первый виртуальный шлем – носимый на голове дисплей (HMD). Шлем назывался «домоклов меч», потому что из-за его объема и большого веса подвешивался к потолку.

С 1992 начинают различать термины VR и AR. Льюис Розенберг создал экзоскелет для армии США, позволяющий оператору управлять летательным аппаратом, физически находясь в центре управления полетами.

В 1993 компания SEGA представила на рынок игровую VR-консоль Genesis. Игровой процесс, осуществляемый при помощи Genesis, оказывал негативное влияние на вестибулярный аппарат, из-за чего от серийного выпуска аппарата компания отказалась.

В 2015 компания Oculus выпустила очки виртуальной реальности Oculus Rift CV1, которые стали доступны широкому кругу пользователей виртуальной реальности. С этого момента виртуальная реальность стали рассматривать как самостоятельную отрасль.

Развитие VR сдерживается несовершенством вычислительного оборудования и периферийных устройств. Для работы с VR требуется мощный компьютер и дополнительная аппаратура – датчики, симуляторы, экраны, звуковоспроизводящие системы и тому подобное. Периферийное оборудование связывается с компьютером при помощи проводов, это лишает пользователя мобильности и не позволяет полностью погрузиться в виртуальный мир.

Разработчики современного оборудования для VR отказываются от проводного соединения, используя, например, VR-костюм. Одним из доступных является костюм белорусских разработчиков Teslasuite https://teslasuit.io. Костюм полностью беспроводной, а для тактильного ощущения используется экзоскелет-перчатка со специальными датчиками обратной связи тактильного ощущения. Например, пользователь может ощутить виртуальные капли дождя, потрогать предмет, подобранный в компьютерной игре.

VR-костюм похож на гидрокостюм, но в него встроены специальные системы для симуляции виртуального мира: система передачи ощущений; система обратной тактильной связи Haptic Feedback System; система захвата движений, позволяющая пользователю отслеживать его положение в пространстве и перемещения по нему; климат-контроль, для регуляции температуры внутри костюма.

Кроме того, в устройство встроены датчики для сбора и анализа биометрических данных. Так, одежда будущего может определить, какие эмоции испытывает человек, находясь в костюме: радость, страх, волнение и другие психические состояния. Эта информация передается разработчикам, которые на ее основе модернизируют устройство и добавляют новые возможности для индивидуальных настроек обмундирования для каждого пользователя.

Для работы костюма необходим интернет пятого поколения 5G и облако для процессинга, это позволит отказаться от периферийных устройств и проводов для подключения к компьютеру. Разработчики Teslasuite планируют запустить производство умной одежды, в которую будут встроены различные датчики (температурные, измеряющие уровень кислорода в крови, влажность и другие датчики, для отслеживания жизненно важных показателей организма), позволяющие следить за здоровьем пациентов в режиме онлайн.

Параллельно с разработкой костюмов разрабатываются хаптик-перчатки, помогающие взаимодействовать с объектами. Хаптик-перчатки, например, перчатки от компании EXOS – Haptic Exoskeleton, состоят из множества сенсоров, работающих по технологии электростимуляции. В перчатках имеются все те системы контроля, которые встроены в костюм.

Кроме разработки костюмов и перчаток для VR перспективными являются разработки для симуляции веса в виртуальной реальности. Для полного погружения в виртуальный мир пользователю необходимо почувствовать объект, потрогать его, ощутить его форму, а также почувствовать его вес. Проводятся исследования, результаты которых позволяют говорить о том, что при помощи электростимуляции можно точно имитировать вес предмета.

Перспективными являются системы, подключающие компьютер напрямую к мозгу человека. Одним из таких технически сложных проектов является проект Илона Маска – Neuralink https://neuralink.com, в котором разрабатываются сверхмощные интерфейсы между компьютером и человеческим мозгом. Интерфейс (взаимодействие между человеком и компьютером) строится на тончайших имплантируемых в мозг человека электродах. Интерфейс использует технологию нейронного кружева – считывание колебаний усредненной активности нейронов по большой площади. Сотни электродов, соединенных с контроллером, читают биоэлектрическую активность мозга и передают её для расшифровки в компьютер. Особую сложность в реализации технологии представляет индивидуальность активности мозга каждого отдельного человека в каждой отдельной ситуации. Для двухсторонней передачи данных планируется использовать «нейросеть над нейросетью» – специальный чип с технологией глубокого обучения в контроллере, который будет регистрировать шаблоны и изменять их в зависимости от состояния мозга пользователя. Это технологии будущего, работа над ними ведется уже несколько лет.