Mnozí futurologové a počítačoví vizionáři tvrdí, že se za několik let naplní vize spisovatelů vědeckofantastické literatury – naše civilizace vytvoří digitální paralelu světa reálného – matrix či kyberprostor, do něhož budeme vstupovat pomocí rozhraní virtuální reality. Jaký je stav a praktické využití těchto technologií dnes, na začátku 21.století, v konkrétních projektech české či světové vědy a umění? 
Když se řekne virtuální realita, mnohým se vybaví poněkud ponurý obrázek jakoby vystřižený z kyberpunkového románu – člověk, který má na hlavě nasazenou přilbu, s očima zcela zakrytýma objemným displejem, oblečený do virtuální kombinézy. Jakousi ikonou a symbolem virtuální reality se stala přilba, ačkoli to dnes již vůbec neplatí. „Od používání helem se celosvětově ustupuje a přechází se k projekcím,“ říká Federiko Diaz, pražský výtvarník zabývající se využitím virtuální reality a dalších moderních technologií v umění. Namísto označení „virtuální realita“ však pro tuto technologii používá modernizované sousloví „tekutá architektura“, což lépe vyjadřuje proměnlivost a nestálost kyberprostoru. Skutečnost, že se upouští od používání přileb, 21. STOLETÍ potvrdili i další odborníci – Jiří Žára z ČVUT a Tomáš Hebelka ze Silicon Graphics. Ačkoli však Federiko Diaz tvrdil, že „přilby – to už je dávno pryč“, Tomáš Hebelka oznámil, že „tak docela pryč to není, helmy se používají například v herním průmyslu, na hry je to super. Je však pravda, že zájem o přilby celkově upadá.“
Vývoj směřuje k projekcím
Místo přileb se dnes používají spíš projekce – na stěnu se pomocí výkonných a drahých projektorů promítá obraz, uživatelé stojící před stěnou mají na sobě nasazené stereoskopické brýle, takže vnímaný obraz je úžasně prostorový. Zkrátka, jedná se o podobný princip, jako v pražském 3D kině IMAX – každý, kdo tam byl, může potvrdit, že třírozměrný vjem je skutečně velmi impresivní, a člověku se z různých průletů a nájezdů kamery může dělat až špatně od žaludku. Výhody projekcí oproti přilbám jsou nasnadě – zatímco v druhém případě si musíte na hlavu nasazovat objemnou a těžkou přilbu, u projekcí vám stačí lehké stereoskopické brýle. Projekce uživatele tolik neobtěžují. Kromě toho u přileb byl problém s tím, že displeje uvnitř helmy nedokázaly zabezpečit dokonalé periferní vidění – naproti tomu, pokud jste uzavření do virtuální instalace, do místnosti krychlového nebo sférického tvaru, jste takřka kompletně ponořeni do kyberprostoru. V takovém případě říkáme, že „virtuální facilita“ poskytuje plně imerzivní virtuální realitu (z anglického immersion=ponoření). Důležitou výhodu pak představuje skutečnost, že projekce se může účastnit více lidí, kdežto přilby jsou jen pro jednoho.
Projekt Univerzity 3.tisíciletí
Právě instalace typu uzavřených virtuálních prostorů měl na mysli pražský tvůrce Federiko Diaz, který se svým týmem plánoval vytvoření Univerzity třetího tisíciletí s názvem E-AREA. Jeho tým měl s pomocí financí z Tchai-wanu postavit v Praze na Letné futuristické, krásně designově provedené centrum, nabité moderními technologiemi, založené na zcela odlišném typu vzdělávání – na rozdíl memorování básniček z učebnic, křídy a tabule, známým ze základních škol, měla ve vzdělávacím procesu v E-AREA sehrávat největší roli právě sdílená projekce virtuální reality. Centrum se mělo skládat ze čtyř prostorů, které Diaz nazývá „holofonními“ – velkých koulí o průměru dvaceti metrů, přičemž stereoskopický obraz měl být promítán i na strop. Plně prostorový zvuk by zajišťovaly reproduktory, umístěné v pravidelném rastru všude po vnitřní stěně sféry. Umístění do takové instalace znamená zřejmě totální pohlcení uměle vyprodukovaným světem, počítačové prostředí reaguje i na to, jak se pohybujete. „Zastaralé pojetí virtuální reality předpokládalo, že zařízení k ovládání VR musel mít uživatel na sobě, třeba v podobě datového obleku“ říká F.Diaz, „ale proč? Ke snímání vašeho pohybu přece stačí tři kamery.“ Z různých důvodů, zejména finančních, však nakonec z projektu Univerzity třetího tisíciletí sešlo. Celý projekt E-AREA poněkud „zeskromněl“. „Důležitá součást Univerzity, holofonní prostor, bude uveden do provozu do roku 2006 na Fakultě sociálních studií v Brně,“ říká Federiko Diaz. V tomto prostoru, který bude mít menší rozměry (elipsoid o přibližně 6 metrů v průměru), budou studenti fakulty pomocí virtuální reality modelovat různé sociální jevy.
Současnost – seriózní využití v automobilkách
Když jsme se odborníků ptali na to, jak virtuální realita konkrétně pomáhá v různých oblastech (v medicíně, v architektuře nebo ve vzdělávání), objevily se trochu rozpaky, případně pracné pátrání v paměti. Virtuální realita je totiž poměrně luxusní a drahá záležitost, zatím pouze jakási „třešnička na dortu“, jejíž využití dnes není příliš velké. „Všechno je to o tom, kdo má peníze,“ říká Tomáš Hebelka ze Silicon Graphics, „kromě toho, ten, kdo chce využívat virtuální realitu, musí mít velké množství grafických dat ve třírozměrném provedení. Zatím využívá virtuální realitu na seriózní úrovni pouze soukromá sféra, velké firmy, které mají dostatek peněz – především automobilový průmysl. Ti ostatní to zatím jenom zkouší.“ V České republice patřila k prvním firmám, která ocenila výhody virtuální reality, mladoboleslavská Škodovka. Počátky virtuální reality v této firmě sahají do roku 1998, systém byl používán hlavně pro styling – tedy návrh interiérů vozů, různé barevné varianty karoserie, apod. V německém BMW se pak VR používá k simulacím nárazů, tzv. crash testy. V počítači se sestaví kompletní 3D model (nejsou do něj zahrnuty pouze různé kabely a dráty) a komputer pak simuluje náraz do betonové zdi, což zabere přibližně 2-4 dny výpočetního času. BMW se využití virtuální reality skutečně vyplatí, vzhledem k tomu, že používání reálných prototypů aut v minulosti bylo dost drahé, naproti tomu cena „virtuálního nárazu“ se drží pod 500 dolary.
Virtuální operace čelisti
V následujícím desetiletí by informační revoluce měla proměnit jeden z důležitých oborů – medicínu. „Se zdravotnictvím je trochu problém s tím, že je financováno státem a tudíž zde scházejí prostředky na nákup drahé virtuální reality,“ říká Tomáš Hebelka, „kromě toho nejsou k dispozici 3D data. Samozřejmě, vymodelovat lidské tělo ve 3D nepředstavuje vážnější problém. Horší však je, že ve virtuální realitě se musí simulovat interakce například skalpelu s různými tkáněmi, kterých je spousta a které mají různé vlastnosti.“ Přesto existují konkrétní lidé, kterým virtuální realita pomohla při řešení jejich zdravotních problémů, například tříletá dívka z Běloruska, trpící tzv. mandibulární hypoplasií – což je nevyvinutá spodní čelist. Problém byl stále horší a horší, její dýchací trubice byla stlačována proti její drobné, nevyvinuté čelisti, znesnadňovala tak dýchání i příjem potravy. Kdyby nedošlo k okamžitému lékařskému zákroku, brzy by potřebovala tracheotomii. Celý proces léčení začal skenováním hlavy na CT (computer tomography), lékaři mají dále k dispozici magnetickou rezonanci a ultrazvuk pro zachycení měkkých tkání. Takto získané údaje jsou spojeny do jedné datové sady, a na jejich základě pak tým specialistů připraví třírozměrnou simulaci chirurgického zákroku.
Prostor pro experimenty
V tomto virtuálním prostoru mohou chirurgové dělat všechny techniky, které normálně provádějí na operačním sále – mohou uříznout část kosti, vyvrtat do ní díru, a podobně. Na této simulaci si pak mohou techniky vyzkoušet, a vidí tak na vlastní oči výsledky všech možných operací, aniž by se museli dotknout pacienta. Přínos je v tomto případě zřejmý – zatímco dříve se často muselo operovat čtyřikrát až pětkrát, za pomoci systému virtuální chirurgie je možné dosáhnout nejlepšího možného výsledku v jediné operaci.
První CAVE v České republice
Virtuální realitu lze nasadit v širokém spektru oborů. Je využívána armádou v simulátorech letadel, tanků nebo jiných bojových prostředků. Používá se k vědeckým vizualizacím, kde je třeba zpracovat velké objemy 3D grafických dat – typickým příkladem je oblast biochemie nebo genového inženýrství. Zde umožňuje prohlížet si a manipulovat s molekulami nebo s geny, a pomáhá tak při objevování nových léků. Petrochemický průmysl zase VR používá k maximalizovaní výtěžnosti ložisek zemního plynu nebo ropy. Velký potenciál v sobě skrývá oblast vzdělávání a muzejnictví – příkladem je projekt v Tokijském národním muzeu, kde byla vytvořena simulace pohybu uvnitř japonského chrámu Toshodai-ji. Počítače řady Onyx 2 poskytují realistický pohyb v prostředí, zobrazeném v rozlišení dvakrát vyšším než u televize HDTV, na plátně o velikosti 16 stop. V České republice využití virtuální reality spíše stagnuje, i když se možná brzy začne blýskat ne lepší časy – podle Tomáše Hebelky z SGI u nás má být v brzké době uveden do provozu systém CAVE (virtuální místnost kvadratického typu).
Budoucnost VR – holografické projekce?
V každém případě, krásný nový svět matrixu a dokonalé „tekuté architektury“, který známe z románu Neuromancer, je stále ještě poměrně vzdálený. „Myslím si, že velký pokrok nastane ve chvíli, kdy se podaří udělat skutečně třírozměrné zobrazení,“ říká Tomáš Hebelka, „až bude k dispozici nějaký malý a cenově dostupný holografický systém. Současná virtuální realita v sobě má určité omezení – jedná se vlastně jen o iluzi třírozměrnosti, a pořád ještě na sobě musíte mít stereoskopické brýle. příchodem holografických systémů by se celá věc mohla posunout hodně dopředu. Ale kdy budou taková zařízení dostupná, si opravdu netroufám odhadnout.“
Virtuální stoly, zdi a místnosti
Ve svém řešení Reality Center nabízí firma Silicon Graphics trojí konfiguraci projekčních ploch. Mohou to být jednak virtuální stoly, vhodné pro malé skupiny či pro individuální práci. Používají se třeba ve vzdělávání lékařů, kdy je na stole zobrazen třírozměrný model lidského těla, s nimiž lékaři mohou manipulovat pomocí ovladačů. Dále se může virtuální obraz promítat na zdi, které mohou být rovné nebo sféricky zakřivené. Jedná se o řešení určené pro spolupráci ve větší skupině. Toto uspořádání se používá třeba v automobilovém průmyslu pro návrhy vzhledu vozů, nebo při vědeckých vizualizacích, třeba v oblasti biochemie nebo genového inženýrství. Nejvíce imerzivní (ponořující) řešení pak představují virtuální místnosti, které uživatele obklopují počítačovým prostředím ze všech stran.
Projekt MNEMEG
Při diskusích s F.Diazem přišla řeč také na projekt Mnemeg, který skupina kolem něj plánuje odstartovat na konci roku 2004. O co se jedná? Představte si, že na ulici ve vašem městě zaparkuje pojízdný kontejner o délce 12 metrů a šířce 3 metry. Vstoupíte do něj, v první místnosti vás muž či žena (nebo virtuální projekce) připraví na to, jak celý systém funguje. Půjdete do další sekce kontejneru, kde bude senzorické pole. To bude pomocí termokamer a dalších senzorů po určitý čas měřit vaši teplotu, barvu oblečení, trajektorie pohybu, zvuky, které vydáváte. Při odchodu si na CD nebo na jiném médiu odnesete všechny informace, které o vás senzorické pole v kontejneru nasnímalo – memetický (informační) kód, binární spermii, semínko, zárodečnou matrici. Dále bude hra mnemeg pokračovat na vašem PC a na internetu, kde budete z této binární spermie pěstovat umělý organismus.
