Лучше один раз увидеть... (Конференция по системам виртуального окружения "VE on PC 2001")

На главную | Контакты | Карта сайта

| Система Грант-Экспресс

| Новости РФФИ
| Объявления
| Подписка на новости

| Общие сведения о РФФИ
| Кто есть кто в РФФИ
| Состав совета Фонда
| Адрес и телефон для справок

| Устав РФФИ
| Указы Президента
| Постановления и распоряжения Правительства

| Нормативные документы

| Решения совета Фонда

| Конкурсы РФФИ
| Региональные конкурсы
| Международные конкурсы
| Программы РФФИ
| Финансовое обеспечение проектов

| Вестник РФФИ
| Газета Поиск
| Публикации в СМИ
| Книги, изданные при поддержке РФФИ
| Информационный бюллетень РФФИ
| Издания РФФИ

| Использование результатов
| Контроль использования финансовых средств

| Международная деятельность
| Научные фонды
| Ведомства и академии
| Библиотеки и информационные центры
| Полезные ссылки

| Издательство Wiley
| Издательство «The American Mathematical Society»
| Издательство Elsevier
| Американское физическое общество (APS)
| Издательство IOP Publishing Limited
| Издательство The Royal Society of Chemistry
| Издательство Springer

| Введение
| 2009 год
| 2010 год
| 2011 год

| WIN-1251
| KOI8-R
| English

ЛУЧШЕ ОДИН РАЗ УВИДЕТЬ... (КОНФЕРЕНЦИЯ ПО СИСТЕМАМ ВИРТУАЛЬНОГО ОКРУЖЕНИЯ "VE ON PC 2001")

Ширшов Л.С.
научный сотрудник
Лаборатории вычислительных методов ИФВЭ

22-25 сентября в Протвино состоялась "1-я Международная конференция по системам виртуального окружения на кластерах персональных компьютеров". Институт физико-технической информатики организовал рабочую встречу специалистов при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) и Немецкого научного центра информационных технологий GMD (German National Research Center for Information Technology).

История компьютерной графики и визуализации научных данных началась в первой половине семидесятых годов прошлого столетия, когда одновременно в нескольких институтах приступили к разработке новых программ и средств для отображения "картинок". В нашей стране пионерами были Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша (1971 г.), институты и Вычислительный центр Новосибирского Академгородка.

Институт физики высоких энергий в Протвино уделял много сил созданию системы автоматического измерения треков заряженных частиц в пузырьковых камерах. Впервые в стране специалистами нашего института был создан дисплей на основе запоминающей электронно-лучевой трубки. Для анализа экспериментальных данных был создан пакет прикладных программ "Атом", который нашел применение для графического представления данных. Один из создателей этого графического пакета Валентин Кочин в своем выступлении отметил основные этапы развития компьютерной графики.

К середине 80-х годов в связи с ростом быстродействия компьютеров сложилась ситуация, когда исследователь мог вычислить больше, чем понять. Актуальной стала задача создания таких средств, которые были направлены от вычисления к пониманию. Представление больших массивов данных в визуальной форме позволяет более наглядно представить какой-либо процесс или явление. Например, нам трудно увидеть, как распространяется тепло от камина в комнате, но с помощью компьютера можно нарисовать температурное поле и показать его динамику.

Визуализация стала средством, способным вызвать зрительные образы, ведущие к пониманию динамичного процесса или явления. Примерно половина нейронов человеческого мозга связана с обработкой и осмысливанием изображений. Не зря говорят, что лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Трудности анализа огромного количества чисел, выдаваемых суперкомпьютерами, и породили новую научную дисциплину, имеющую своей целью использовать мощную человеческую способность видеть и понимать визуальные изображения для интерпретации больших объемов информации.

Одним из пионеров этого нового направления стал профессор Станислав Клименко, подготовивший много учеников и возглавивший работу Оргкомитета конференции "VE on PC 2001". Герман Шаров из Тверского госуниверситета сделал доклад "Применение численных методов для описания моделей релятивистских струн". Игорь Никитин из Немецкого научного центра информационных технологий GMD исследовал методами визуализации особые точки для динамики струн в четырехмерном пространстве.

Для наглядности в качестве 4-й координаты используется цвет и на экране получается движущаяся цветная картинка, которая будит фантазию и позволяет рассмотреть особенности поведения объекта. Вместе с коллегами он нашел новый класс экзотических решений, которые свидетельствуют о нестабильности вакуума.

На сайте http://viswiz.gmd.de/~nikitin/course/ размещен учебный курс для студентов по теории струн. Учебные фильмы демонстрируют топологические головоломки и любопытные задачи, например, с лентой Мебиуса без самопересечений. Другим интересным примером стало виртуальное приложение для изучения астрономии http://viswiz.gmd.de/~nikitin/stars/. Трехмерные объекты создавались на основе реальных данных и включают 30 объектов Солнечной системы (Солнце, планеты и спутники) и 88 примеров из дальнего космоса: звезды, созвездия и звездные скопления. Виртуальный планетарий позволяет путешественникам ощутить себя космонавтами на борту космического корабля, который приближается к планете или уносится в глубины космоса.

Директор немецкого Института средств коммуникаций (Institute for Media Communication, Fraunhofer, Germany) профессор Мартин Райзер сделал доклад о системе виртуального погружения CAVE. Оборудование включает комнату с размерами 3(3(2,5 метров, стены которой служат экранами, показывающими искусственный мир. Человек одевает стерео-очки, создающие иллюзию объемного изображения, и прислушивается к звукам, создаваемым специальной стерео-акустикой. Инфракрасные лучи позволяют отслеживать с точностью до 1 см перемещение человека, на котором закреплены отражатели. Компьютер моделирует в качестве окружающей среды джунгли или улицы современного города, по которым перемещается путешественник, стоящий на бегущей дорожке.

Определенную сложность составляет подбор входных устройств, отслеживающих реакцию посетителя. Клавиатура или другие привычные устройства (монитор) могут разрушить естественность восприятия и поведения. Сотрудники этого института и аспиранты МФТИ Максим Фурса и Владимир Елистратов в своих выступлениях остановились на особенностях новых приборов и приспособлений. Например, для "полета" на магическом "ковре-самолете", человек становится на подвижную платформу, выполненную в виде полусферы, которая снабжена тремя сенсорами. Распределение веса передается в компьютер, который воспринимает поведение клиента на доске: управляя своим телом, тот несется или по морской волне или над городом. Разработано устройство, имеющее руль управления как у мопеда (с ручкой "газа") и возможностью "взять штурвал на себя" и подняться в высоту.

Помимо игровых функций данные приборы могут использоваться и в серьезных задачах, например, управлением робота-манипулятора находящегося в агрессивной среде или опасных условиях. Задача создания устройств ввода информации и повышения точности управления остается актуальной по сию пору. Доклад Александра Игнатенко из Новосибирского госуниверситета (НГУ) был посвящен повышению точности измерения полезного сигнала на уровне больших помех и шума. В дополнении к техническим вопросам, интересная информация содержалась в описании учебного процесса на кафедре программирования НГУ.

В настоящее время в Новосибирском Академгородке появилось много частных фирм, которые с удовольствием берут выпускников кафедры на работу, устанавливая оплату в размере от 300 до 700 долларов. По западным меркам сумма небольшая, но в результате "убиваются два зайца", поскольку фирмы берутся за сложную работу, а молодые специалисты не спешат менять место жительства.

Новые технологии и возможности привлекают молодежь, что можно было видеть и по участникам конференции, чей возраст не превышал 30 лет. Уникальные возможности визуализации охватывают такие сферы научных исследований, как машинная графика, обработка изображений, обработка сигналов, системы автоматизированного проектирования. Применение визуализации распространяется на исследования в оборонных отраслях науки и техники, в аэродинамике и астрофизике, в космических исследованиях и науках о Земле, при моделировании ядерных испытаний, глобальных изменений климата и экологии, при реконструкции изображений в медицине и археологии, в исследованиях структуры и функций головного мозга, в математике и теоретической физике и во многих других приложениях.

Вопросами визуализации на базе современных компьютерных технологий занимаются сотни коллективов, рассеянных по всему миру, и настало время создать своего рода школу по обмену опытом ("виртуальную тусовку"). На такой площади идей и новых решений могли бы собираться специалисты разного профиля, чтобы выйти на современный уровень работы с информацией. Большой опыт накоплен в области компьютерной анимации, в использовании графики в компьютерных играх и создании тренажеров для разных областей человеческой деятельности. Первый семинар по системам виртуального окружения на персональных компьютерах внес свою лепту в интеграцию программистов.

Copyright © 1997-2007 РФФИ | Дизайн и программирование: Intra-Center