По мере того, как идея промышленной метавселенной материализуется в корпоративных инструментах, пространственные технологии находят применение в промышленности, задействуя данные и искусственный интеллект для моделирования физических процессов.
Читайте новою главу отчета Tech Trends от Deloitte в переводе Хабр-редакции КРОК под катом!
Довольно часто инновации вызывают бурную реакцию у фанатов и первых пользователей. Затем интерес общественности постепенно угасает, а спустя месяцы или годы эти технологии возвращаются уже в качестве рабочих инструментов для бизнеса. Одни объясняют такой ход событий через кривую зрелости технологий, построенную компанией Gartner. Другие считают, что инновация проходит естественный путь развития от хайпа до рабочего инструмента. В отчете «Технологические тренды 2023», описывая прошлогодний тренд в статье «Сквозь стекло: иммерсивный интернет для предприятий», аналитики Deloitte прогнозировали, что метавселенная или иммерсивный интернет трансформируется в полноценный корпоративный инструмент по мере того, как компании будут открывать и выстраивать новые способы взаимодействия, например, через моделирование в дополненной и виртуальной реальности.
В этом году некоторые из этих возможностей метавселенной стали развиваться в новых направлениях, в сторону более широкой сферы пространственных вычислений. Пространственные технологии прошли этап потребительского хайпа и теперь в качестве корпоративных инструментов особенно активно применяются в промышленности, где заводы и коммерческие компании создают цифровых двойников, пространственные модели, рабочие инструкции дополненной реальности, а также цифровое пространство для продуктивной и безопасной совместной работы. Перспективы многообещающие: к 2030 году выручка от промышленной метавселенной может достичь почти $100 млрд, оставив далеко позади потребительский ($50 млрд) и корпоративный ($30 млрд) сегменты.
Для работы с иммерсивными 3D-моделями рабочие, проектировщики и инженеры активно используют привычные устройства, например, планшеты, а также экспериментальные технологии – умные очки. Такой подход кардинально отличается от того, что было прежде. Промышленная метавселенная подчиняется законам физики реального мира и позволяет максимально точно, с эффектом присутствия, визуализировать физические процессы с помощью пространственных данных и искусственного интеллекта. Например, производственные рабочие с помощью умных очков могут связаться с экспертом на любом заводе страны, а инженеры могут работать над прототипом нового оборудования в фотореалистичных цифровых двойниках, где действуют все законы физики. Перед началом строительства многие компании стараются сначала смоделировать будущие объекты.
Высокоточные 3D-технологии и аппаратные средства для расширенной реальности (собирательный термин, включающий в себя такие иммерсивные технологии, как дополненная, виртуальная и смешанная реальность) прошли доработку, стали более доступны и могут лечь в основу функциональной пространственной сети, в которой цифровой слой накладывается поверх физического и ускоряет работу в различных отраслях. Рано или поздно, по мере прогресса в этой сфере, настанет эпоха упрощенных операций. И тогда автономных систем, 3D моделей реального времени и квантовых вычислений при непосредственном, но в меру необходимом участии человека, будет достаточно для дистанционной хирургии. Только представьте себе, что при наличии хорошей связи один сотрудник сможет управлять целым производственным цехом.
Технологические достижения последних лет позволили заложить фундамент для создания промышленной метавселенной. Инвестиции в цифровых двойников, сети 5G, облачные технологии, периферийные вычисления и искусственный интеллект не только принесли ощутимую пользу, но и позволили избавиться от давнишних проблем. Именно поэтому 92% руководителей производственных предприятий, опрошенных в ходе недавнего исследования Deloitte, заявили, что у них в работе или уже в реализации как минимум один сценарий, связанный с метавселенной, а в среднем таких сценариев больше шести. Опрошенные руководители рассчитывают, что в ближайшие годы эффективность продаж, пропускной способности, равно как и показатели качества вырастут на 12%–14% за счет инвестиций в промышленную метавселенную.
Самые популярные инструменты, согласно опросу, — это моделирование процессов и цифровые двойники. В промышленности с её комплексными, дорогостоящими и высокоточными операциями уже невозможно обойтись без полноценного моделирования. Если данные и модели доступны в реальном времени через интернет вещей и расширенную сетевую среду, то моделирование повышает вероятность успешного построения нового или оптимизацию существующего производственного процесса. Отсюда убежденность некоторых аналитиков в том, что мировой рынок цифровых двойников может вырасти с $6,5 млрд в 2021 году до $125,7 млрд в 2030 году.
Нет способа лучше для взаимодействия с полномасштабными цифровыми двойниками, чем дополненная реальность, ведь такая среда позволяет наложить цифровой слой поверх физического и создать трехмерный иммерсивный интернет для совместного использования. Мировой рынок устройств дополненной реальности оценивался в $38,6 млрд по состоянию на 2022 год, а прогнозируемый ежегодный рост до 2030 года — в 36%, если рассматривать соответствующее программное и аппаратное обеспечение. В то время как на промышленность и производство сейчас приходится наибольшая доля рынка дополненной реальности, ожидается, что доля здравоохранения (например, обучение, моделирование хирургической операции и визуализация вен) будет увеличиваться с совокупным годовым темпом роста в 44% вплоть до 2030 года. Эти технологии нашли широкое применение и в потребительском секторе, сильно выросшем благодаря буму в электронной торговле в период пандемии, а значит, цифровые двойники будут использоваться далеко за пределами корпоративного сегмента.
Пространственные вычисления пока ещё на начальной стадии развития, да и вспомогательные технологии не стоят на месте. Представьте себе, как через мощные спутниковые сети и интернет вещей можно будет подключаться к датчикам на удаленном заводе, чтобы обрабатывать данные о производительности и объемах производства в режиме реального времени. Технологии развиваются, приближая новую эпоху цифровых двойников: фотореалистичных моделей, которые построены по законам физики, усилены искусственным интеллектом и подключены к экосистемам компаний, например к платформе Omniverse в компании BMW. Научно-технический прогресс затронет разные аспекты жизни компании: от планирования пространства до проектирования и даже эксплуатации.
Медленно, но верно развивается пространственная сеть (также известная как концепция Web 3.0), в перспективе способная стереть границу между цифровым и физическим объектами, бесшовно соединив их в одно целое. Благодаря интерфейсам нового поколения, например, умным очкам, пространственная сеть дает людям возможность взаимодействовать с информацией в реальном времени. Данные поступают из физической среды в результате определения местоположения или работы компьютерного зрения, а управление голосом и жестами обеспечивает интерактивность. С таким набором возможностей рынок пространственных вычислений может превзойти рынок метавселенной, а, по некоторым прогнозам, к 2032 году он вырастет до $600 млрд.
Конечно, потребуются годы, чтобы пространственная сеть проявила себя в полную силу, но ее инфраструктуру инновационные компании закладывают уже сейчас. В ближайшие полтора-два года компаниям следует обратить внимание на внедрение пространственных вычислений и технологий, которые повысят эффективность работы сотрудников.
$600 млрд к 2032 году
С таким набором возможностей рынок пространственных вычислений может превзойти рынок метавселенной, а, по некоторым прогнозам, к 2032 году он вырастет до $600 млрд.
По мере того, как инструменты дополненной и виртуальной реальности входят в обиход работников промышленных предприятий, компании отмечают повышение эффективности и улучшение результатов в нескольких ключевых областях:
• Эффективный мониторинг. Устройства дополненной реальности с эффектом пространственного погружения позволяют сотрудникам находиться в нескольких местах одновременно, поэтому можно задействовать меньше специалистов и при этом отслеживать больше объектов. Например, решение eXtended Reality Multimedia от компании Nokia обеспечивает отображение на 360 градусов в режиме реального времени, а также объемный звук и потоковую трансляцию. В результате пользователи могут перенестись в физическое пространство, которое находится от них на расстоянии многих километров. Так можно повысить уровень упреждающего техобслуживания, безопасности и контроля качества.
• Ускоренная адаптация новых сотрудников. Новые сотрудники могут на симуляторах выполнять стандартные рабочие процедуры, опираясь на визуальные подсказки, а значит будут учиться в процессе работы, без отрыва от производства. Например, новые сотрудники на заводах одного автопроизводителя мирового масштаба используют устройства дополненной реальности, чтобы в режиме реального времени работать совместно с экспертами из разных уголков США. Когда все одновременно видят и слышат одно и то же, опытные рабочие могут точно показать, куда и как надо стукнуть молотком по двери.
• Повышение безопасности. Как отмечалось в отчете прошлого года, руководство может укомплектовать работников средствами дополненной и виртуальной реальности, чтобы лучше подготовить их к работе в опасных условиях. В Медицинской школе Стэнфордского университета в тестовом режиме запустили систему виртуальной реальности, которая объединяет изображения, полученные с помощью МРТ и КТ, чтобы, помимо прочего, создать 3D-модель тела пациента перед операцией. Хирурги видят не просто плоскую картинку, а могут работать с более анатомически детальным цифровым двойником тела, причем могут делать это как в учебном классе, так и в операционной. По итогам врачи уже оценили более высокую точность и безопасность при проведении одних из самых сложных медицинских процедур, таких как операции на мозге.
Пространственные вычисления не только повышают чистую прибыль; технологии дополненной реальности помогают наращивать и общий объем продаж. Например, продавцы одежды интегрируют передовые технологии дополненной реальности в свои приложения, на сайты и в магазины, тем самым выделяясь среди конкурентов. Благодаря генеративному ИИ совсем скоро они смогут через дополненную реальность преобразовывать плоские картинки в 3D модели, а значит, цифровые инструменты станут доступнее и можно будет привлечь больше клиентов в пространственной сети.
С помощью такой технологии дополненной реальности можно не просто примерять изображение одежды на покупателя, но и моделировать, как ткань будет очерчивать силуэт или как будет играть светотень при разных линиях швов. Результаты говорят сами за себя: после внедрения технологии дополненной реальности в некоторых магазинах средний чек вырос больше чем в полтора раза. Поскольку бренды проявили заинтересованность в новейших разработках в области пространственных вычислений, вендоры технологий дополненной реальности ожидают аналогичный спрос и в других сферах, таких как образование, развлечения и путешествия.
Еще одна область применения пространственных вычислений — это моделирование условий для разработки и тестирования продуктов. Так можно существенно повысить гибкость бизнеса, сократить время вывода продукта на рынок и даже добиться более устойчивого развития. Автопроизводители, например, могут не разбивать сотни машин на краш-тестах, а взять исходный набор данных для моделирования тысяч таких испытаний, в которых будут учитываться даже стихийные бедствия, которые не так просто воспроизвести в реальном мире. Одна из крупнейших фармацевтических компания GSK применила эти принципы для моделирования производства вакцин, и в результате этап экспериментов занимает не три недели, как раньше, а всего нескольких минут. А в тяжелой промышленности, например на горнодобывающих предприятиях, с помощью моделирования можно тонко настроить траектории движения машин, тем самым не только повысив эффективность работы, но и сократив выбросы вредных веществ, пока идет процесс перехода на возобновляемые источники энергии.
Мудрость гласит: «семь раз отмерь, один — отрежь», но в контексте пространственных вычислений она приобретает новый смысл. Благодаря пространственным вычислениям компании могут визуализировать, моделировать и тестировать макеты зданий прежде, чем вкладывать серьезные деньги в строительство. Иначе говоря, «хоть 3 000 раз отмерь, один — отрежь». Архитекторы могут спроектировать точную копию завода или больницы с учетом всех нюансов: количества людей и машин на территории, их взаимодействия и перемещений. Например, руководство больницы может принять решение о расширении приемного отделения, если смоделирует ситуацию со стандартным количеством поступающих пациентов и поймет, что места не хватает. В свою очередь автопроизводителю может понадобиться прогноз, как проектируемый завод справится с резким скачком спроса на электромобили в ближайшие годы.
Именно такую систему представляла себе компания Hyundai Motor, когда в партнерстве с компанией Unity решила создать первую с своем роде полномасштабную модель завода. Автопроизводитель планирует протестировать завод в виртуальной среде, чтобы рассчитать оптимальный метод работы и расположение линий и чтобы в будущем менеджеры завода могли оценивать возникающие проблемы удаленно. Компания Siemens тоже стала одним из первопроходцев промышленной метавселенной, объявив о строительстве нового завода в Германии, который будет сначала полностью спланирован и смоделирован в цифровой среде. Только когда все чертежи будут скорректированы на основе цифровых данных, компания планирует построить настоящий производственно-административный комплекс.
С помощью пространственных вычислений можно не только спроектировать новые помещения, но и оптимизировать использование существующих физических объектов. Например, планировщики розничного бизнеса в компании GUESS сначала спроектировали и протестировали обновления магазинов в цифровом формате и лишь потом начали их реализовывать. В итоге команде удалось сократить расходы на 30% и снизить выбросы углекислого газа в атмосферу благодаря уменьшению количества необходимых командировок.
В связи с предстоящим релизом Apple Vision Pro термин «пространственные вычисления» вышел в массы. Пусть кто-то и задается вопросом, а долго ли продержится этот тренд, аналитики Deloitte не готовы делать ставки против технологий, упрощающих нашу жизнь. История развития технологий доказала, что упрощение способов взаимодействия всегда влечет за собой масштабные изменения: технологии становятся доступнее и удобнее в использовании. Пространственные вычисления могут стать еще одним таким скачком в развитии технологий, когда естественная жестикуляция и другие способы взаимодействия с физическим миром могут быть переложены в цифровой мир, что создаст идеальное соответствие между органическим и технологическим мирами.
Технологии взаимодействия продолжают выходить за рамки компьютерных наук и проникать в область естественных наук (см. статью «Измерения xTech»), что привело к созданию нейрокомпьютерных интерфейсов (мозг-компьютер), чья простота делает их в каком-то смысле венцом эволюции. Хотя сегодня нейрокомпьютерные интерфейсы в основном используют для восстановления человеческих способностей (например, способности ходить), в будущем они могут усовершенствовать такие способности, позволив нам выполнять цифровые и физические задачи с немыслимой ранее скоростью и в невиданных масштабах.
Для этого понадобятся вспомогательные технологии: сети 6G и интернет вещей. Высокоскоростное соединение и повсеместная связь между машинами будущего позволят им беспрепятственно координировать свои действия друг с другом. На Всемирном экономическом форуме уже предсказывали, что когда-нибудь датчики интернета вещей будут буквально везде и смогут оцифровать физический труд человека, повысив общий уровень автоматизации. Такие достижения могут существенно упростить наше взаимодействие с машинами, поскольку они будут лучше информировать нас о своем окружении и состоянии.
Представьте, что в будущем с помощью нейрокомпьютерного интерфейса люди смогут запускать, контролировать и менять цепочку машин на сборочном конвейере. Промышленные задачи тоже можно будет решать удаленно, не вставая из-за рабочего стола. И тогда язык покажется нам чем-то ущербным по сравнению с возможностью передавать мысли напрямую, без вербализации, ведь это гораздо эффективнее, чем сначала облекать их в слова.
Возможности выглядят заманчиво, но компании находятся на перепутье. Если они действительно хотят быть в первых рядах, а не просто гонятся за модой и хайпом, то нужно тянуться за новаторами и наверстывать упущенное. Необходимо не только нанимать и обучать специалистов по компьютерному зрению, сенсорным технологиям и алгоритмам пространственного картирования, но и заранее отработать потенциальные риски. Открытие физического мира для цифровых манипуляций несет в себе риски, связанные с конфиденциальностью (по мере развития возможностей компьютерного зрения), киберзащитой (поскольку физический мир становится уязвимым для взлома) и защитой данных. К счастью, развитие цифровых двойников и работа с первыми 3D моделями преподнесли нам ценные уроки, которые можно использовать в дальнейшем.
Как только пространственные операции начнут использоваться в промышленности, они пойдут дальше, в корпоративный сектор: закономерное развитие пространственных вычислений способно в ближайшие годы радикально изменить виды взаимодействия как в потребительском, так и в корпоративном сегменте.
BIM-эксперт КРОК
«Уже сегодня мы создаем 3D-модели стадии исполнительной документации – максимально достоверное отображение реального объекта, по сути, цифровой двойник. BIM (Building Information Modeling) перестает быть исключительно инструментом проектирования, возрастает потребность в получении данных из модели, мониторинга и управления инженерным оборудованием.
Дополненная реальность позволяет использовать BIM-модели в совершенно новых сценариях: контроль за выполнением строительных работ, эксплуатация, техническое обслуживание. Вместе с интеграцией в мониторинговое ПО связка BIM-AR может стать эффективным инструментом в руках инженера, способного видеть оборудование насквозь, получать визуальные данные в режиме реального времени».
Продолжение следует
Отчет Tech Trends 2024 от Deloitte в переводе Хабра-редакции КРОК:
Часть 1: Исследование «Технологические тренды 2024». Противостояние интеллектов