WEAR – система дополненной реальности для астронавтов

Жизнь на борту Международной космической станции (МКС) – это тяжёлая работа. У членов экипажа есть разнообразные задачи, затрагивающие тысячи инструментов, компонентов и различных предметов. Астронавт Европейского космического агентства (ESA) Франк Де Винн (Frank De Winne) начал тестирование прототипа необычного помощника, разработанного для облегчения жизни в условиях космоса.

Wearable Augmented Reality ("Надеваемая система дополненной реальности", WEAR) – это компьютерный интерфейс, состоящий из надеваемой на голову конструкции с дисплеем для одного глаза, представляющего данные в виде 3D-графики, накладываемой на поле зрения пользователя. WEAR контролируется голосом и осуществляет определение местоположения и идентификацию объектов, чтобы предоставить астронавтам точную информацию о том, на что они смотрят, а также пошаговые инструкции выполнения сложных процедур. "В настоящий момент экипажи на МКС всё ещё используют бумажные руководства для многих операционных и обслуживающих задач, - объясняет сотрудник отдела моделирований и симуляций ESA Луис Аргуелло (Luis Arguello). – Очевидно, легче выполнить задачу с инструкцией в руке, чем без неё. Поэтому мы разработали новый тип пользовательского интерфейса, позволяющего астронавтам следовать точным указаниям в работе без необходимости держать что-либо вообще".

Тогда как хорошо знакомая концепция "виртуальной реальности" (virtual reality, VR) касается погружения в искусственные миры, "дополненная реальность" (или расширенная - augmented reality, AR) подразумевает объединение реального мира и моделируемых элементов. Технология уже нашла применение в таких областях, как симуляция полётов и тренировка хирургов, и количество прикладных задач постоянно увеличивается вместе с ростом мощности компьютеров. "Концепция WEAR началась как исследовательский проект Главной программы поддержки технологий (General Support Technology Programme) ESA, нацеленный на земное коммерческое использование, например, в архитектуре и поддержке космических миссий, - поясняет Аргуелло. – Это результат многих лет исследований в области VR/AR. Много времени ушло на предварительный этап, но внедрение пройдёт намного быстрее: поскольку WEAR одобрен ESA и NASA, мы должны работать не покладая рук, чтобы превратить прототип в действующее устройство".

В значительной степени система была собрана из доступных рядовому потребителю компонентов. Ключевые элементы -подсоединённый к наушникам с дисплеем мобильный компьютер, пара видеокамер для считывания штрих-кодов и распознавания объектов и узел измерения инерции (Inertial Measurement Unit, IMU). Распознавание позволяет WEAR определять местонахождение пользователя, проверяя его "вид из глаз" по хранимой в модуле 3D-карте, полученной из CAD-модели космического модуля Columbus. IMU работает как технология ориентирования на Apple iPhone и сообщает системе, в каком направлении двигается пользователь. Что касается программного обеспечения, WEAR имеет набор формирующего 3D-изображение ПО, приложения для распознавания и синтеза речи, анализа наблюдаемых объектов, считывания меток. Работа со штрих-кодами позволяет быстро идентифицировать и получить информацию о предметах на МКС, хранимую в Системе управления инвентарным списком (Inventory Management System).

Доставленная в августе на МКС, WEAR – скорее демонстрационная система, чем полнофункциональная модель, преимущественно из-за плана разработки и бюджетных аспектов, а также ограничений аппаратного обеспечения, доступного на станции. Всё оборудование для космических условий должно пройти тяжёлое тестирование надёжности и безопасности, и потребуется немало времени на осуществление этих операций с новым быстродействующим портативным компьютером вместо того, чтобы использовать имеющиеся на борту IBM 31P Thinkpad. Когда эти ноутбуки только попали на орбиту, они считались передовыми моделями, а теперь это устаревшие 5-летние устройства. В настоящий момент проходят тесты A61 Leonovo. Испытания WEAR начались в модуле Columbus 12 сентября. Thinkpad работает всего час с подключённым к нему устройством "расширенной реальности", поэтому задание было выбрано с учётом этого ограничения – замена фильтра. Де Винн имел возможность навигации с помощью голоса по каждой процедуре и визуализировать всю важную информацию, диаграммы и местоположение на WEAR, в то время как руки были свободны для работы.