Virtuální a rozšířená realita / Virtual & augmented reality, cyberpunk, telepresence, teleoperation, mixed reality, matrix, 3D, smart objects, internet of things, smart house, smart grids, simulation, simulacra

1. Virtuální a
rozšířená realita
konceptuální, technické a umělecké souvislosti
(Pavel Vachtl)

3. Virtuální Realita (VR) / Augmentovaná realita (AR)
(pohlcující)VR - simulovaná pseudorealita, kyberprostor, matrix, immersive
multimedia, speciální hraniční případ - sen
low-end / desktop VR
AR - speciální vrstva VR, přiložená ke “skutečné” realitě, ke skutečným objektům
Virtus - latinsky zvláštní ctnost ve smyslu mužnosti, opravdovosti, chrabrosti,
charakteru (vir = muž) . Také božstvo.
Augmentare - latinsky zvětšit
Teleprezence - technicky podobné, ale jinak definované
komponenty - percipient - interface - FR jinde

6. Fyzická realita
Uživatel
Přirozený
interface
(smysly,
mozek,
svaly)
“Holý”
fyzický
svět

7. Virtuální realita
Únikový
Uživatel
Přirozený
interface
(smysly,
mozek,
svaly)
Simulovaný
svět, model
Přídavný
interface
(displej,
procesor,
ovladače)

8. Snová realita
Uživatel ve
snu,
halucinaci
Snový “interface”
(mozek, vnitřní generátor pro sny)
V zásadě uživatel i jeho interface splývá
se “simulovaným světem”

9. Rozšířená realita
Kreativní
uživatel
Přirozený
interface
(smysly,
mozek,
svaly)
2D a 3D
datová
vrstva,
databáze
Přídavný
interface
(displej,
procesor,
ovladače)
fyzický svět

10. Teleprezence, teleoperace, teleexistence
Uživatel,
Avatar
Přirozený
interface
(smysly,
mozek,
svaly)
Fyzický
svět,
vnímaný
senzory na
jiném
místě+přida
ná data
Přídavný
interface
(displej,
procesor,
ovladače)

14. Mixování "realit"
Již dnes jsou vyvíjeny např. systémy rozšířené reality (augmented
reality), které umožňují efektivně a vizuálním způsobem na dálku
kontrolovat datové výstupy a stavy různých přístrojů nebo objektů.
Existují např. speciální brýle či náhlavní displej, pomocí nichž když se
podíváme na ledničku, tak se nám může zobrazit seznam obsahu
ledničky, stav položek, popř. její teplota. Můžeme tak nakonec dospět ke
stavu, kdy řada fyzických objektů našeho okolí bude obalena adekvátní
informační a interakční vrstvou, bude s nimi možno bezdrátově
komunikovat a vytvořit si také jejich plnohodnotnou virtuální
reprezentaci. Reálný svět tak získá svůj komplementární datový
protějšek.

15. Virtuální realita - VR
1. Definice - v čem je VR jiná než “skutečná” realita (solipsismus x objektivní
realismus) ? od VR můžeme odpojit a zase připojit, od FR jen odpojit
2. Kořeny, předchůdci a výchozí body
3. Konceptuální rovina - základní
4. Umělecká rovina, VR jako prožitek, únik
5. Technické prostředky + počítače - 3D, fotorealismus, 360 stupňů, interakce v
reálném čase, malá latence
6. Postmoderna - simulakrum (imitace), post-truth éra, Baudrillard, funkční
solipsismus z přesvědčení, Borges, Nabokov (Lolita), Lem (Solaris), PK Dick
7. “Zhmotnělá” VR - Solaris, Westworld, Truman Show,
The Game, Star Trek - holopaluba
8. Brain–computer interface

17. Kořeny a předchůdci, konceptuální základy
- Nástěnné malby, Altamira, Lascaux - 14 tisíc let do minulosti (Kelemen)
- transcendence, mystika, mytologie + náboženství
- nákresy, mapy
- knihy
- divadlo, filmy, 3D filmy bez interaktivity
- elektronické hry - pong, tetris, Moon landing na kalkulačce, LEM trenažér
- LARP, Paintball
- kyberpunk, literatura (Matrix, kyberprostor, Metaverse)
- fyzikální a geometrické modely, zjednodušování
- matematické modely, numerické metody, metoda konečných prvků

18. Historie, základní počiny - chronologicky (1)
- 1623, Komenský - Labyrint světa, brýle mámení
- 1935, "Pygmalion's Spectacles", Stanley G. Weinbaum, goggle-based virtual
reality system with holographic recording of fictional experiences, including
smell and touch.
- 1938, surrealista Antonin Artaud - divadlo jako "la réalité virtuelle", kniha esejí
Le Théâtre et son double
- 1958, anglický překlad The Theater and its Double
- 1959, "virtual" "not physically existing but made to appear by software"
- 1961 - Stanislaw Lem, I (Profesor Corcoran - skříně na zdi)
- 1962, Morton Heilig, mechanický systém Sensorama, sight, sound, smell, and
touch
- 1964, Stanislaw Lem - Summa Technologiae, fantomologie, fantomatika

20. Historie, základní počiny - chronologicky (2)
- 1966, P. K. Dick - We Can Remember It for You Wholesale (Total Recall)
- 1968, Ivan Sutherland, The Sword of Damocles, VR and AR head-mounted
display (HMD) system (těžký, visel ze stropu). 3D Grafika typu wire-frame
- 1968 - Doctor Who, The Mind Robber - The Land of fiction, literární matrix
- 1970, Artificial reality, Myron W. Krueger, kniha
- 1971, Stanislaw Lem - Futurologický kongres, chemická VR, resp.
transformovaná realita (film The Congress 2013)
- kolem 1975, Brain–computer interface - UCLA, DARPA
- 1976 - Doctor Who, The Deadly Assassin - Matrix
- 1977 - P. K. Dick - A Scanner Darkly
- 1978, MIT, Aspen Movie Map (Google StreetView)

23. The Matrix was a supercomputer, a micro-universe used by the High Council of the Time
Lords as a storehouse of knowledge to predict future events.
The Matrix, specifically, contained a simulated reality environment, once described as a
"micro-universe" (TV: The Ultimate Foe) which stored the personalities of Time Lords now
without physical bodies and even the past incarnations of living Time Lords. (COMIC: The
Forgotten) Living beings could also access the Matrix. The terms Matrix and APC Net,
however, have sometimes been used interchangeably.
The Amplified Panatropic Computer Net (or Amplified Panatropic Computations) was
section within the domain of the Matrix on Gallifrey. (TV: The Invasion of Time)
Matrix Pánů času

25. The Matrix stored the memories of dead Time Lords in a framework of electrochemical cells. (TV: The
Deadly Assassin) It also received data from sensors in TARDISes. (PROSE: The Quantum Archangel) It
was not only a record of the past, but could predict the future as well.
The amount of knowledge in the Matrix, though vast, was not complete, and could be tampered with,
given access. The unauthorised extraction of a Time Lord's bio-data from the Matrix was an offence
tantamount to treason. (TV: Arc of Infinity) A particularly skilled person such as the Valeyard could
create images of events that never had happened nor ever would. (TV: Mindwarp, Terror of the Vervoids,
The Ultimate Foe)
Whenever anyone used the Matrix to acquire a specific piece of information, a safeguard would cause
anything else the user accidentally stumbled across to be wiped from their minds. (PROSE: Timewyrm:
Genesys)
Matrix a APC

26. The APC, like the rest of the Matrix, was composed of trillions of electrochemical cells in a continuous
matrix. When a Time Lord dies, a brain scan is made at the moment of death and the impulses are
transferred to the Matrix.
The Net's fuction was to monitor life in the Capitol and use the combined knowledge and experiences to
predict future developments. (TV: The Deadly Assassin) Every Time Lord living and dead, from Rassilon
to the lowest orderlies, had the brain scan entered into the Net, and it was illegal to remove their scan
from it. The Garvond fed on these minds. (PROSE: The Dimension Riders)
Returned to Gallifrey by Councillor Goth, the Master used the Matrix, secretly infiltrating it and using Goth
as his agent within it. Goth confronted the Fourth Doctor there and attempted to kill him. (TV: The Deadly
Assassin)
Matrix byl přísně střežen

27. Beings known as the Matrix Lords, including Rassilon himself, "lived" there and could direct actions in
the universe. They created a physical agent, Shayde, to act for them in the outside world. (COMIC: The
Tides of Time)
Access to the Matrix was through an apparatus connected to the head of the user. (TV: The Deadly
Assassin) The Crown of Rassilon worn by any Time Lord gave them instant access. (TV: The Invasion of
Time) The Keeper of the Matrix held the Key of Rassilon, granting access to the Seventh Door, thought
legendary until the Doctor used the Key to access it. The Seventh Door allowed physical access to the
Matrix. (TV: The Ultimate Foe)
Many facts, figures, and formulas were contained within the Matrix, including: how to build the Demat
Gun the threat posed by the Timewyrm quantum mnemonics from the Pre-Universe faster-than-light
travel anti-gravity power dimensional transference history from the Humanian Era, Sensorian Era,
Sumaran Era, and Rassilon Era
Přístup do Matrixu

29. Historie, základní počiny - chronologicky (3)
- 1982 - Atari VR Lab - Jaron Lanier
- 1982 - Tron
- 1983 - Brainstorm - Ch. Walken, Videodrome (Cronenberg)
- 1983 - kolaps herního průmyslu, Atari Shock
- 1984 - Gibson, Neuromancer, cyberspace
- 1985 - Jaron Lanier, VPL Research, VR, Data Glove, Eye Phone, Audio Sphere
- 1986 - Videopoly - švýcarský TV film
- 1987 - Oxford English Dictionary, "something in essence or effect, though
not actually or in fact" since the mid-1400s, "...probably via sense of
"capable of producing a certain effect" (early 1400s)"

35. Historie, základní počiny - chronologicky (4)
- 1987 - Star Trek, TNG - holopaluba
- 1990, Jonathan Waldern, demonstrates "Virtuality" at the Computer Graphics
90 exhibition at London's Alexandra Palace. This was an arcade machine w/
virtual reality headset
- 1991 - Virtual Reality by Howard Rheingold
- 1991 - Sega VR
- 1991 - herní systém Virtuality
- 1991 - Antonio Medina, NASA, VR system to drive Mars rovers from Earth in
quasi real time "Computer-Simulated Teleoperation", an extension of VR.
- 1992 - The Lawnmower Man
- 1992 - N. Stephenson - Snow Crash, Metaverse

37. Historie, základní počiny - chronologicky (5)
- 1994 - VRML
- 1995 - VFX1, a PC-powered virtual reality headset
- 1995 - Strange Days
- 1999 - Philip Rosedale formed Linden Lab, později Second Life
- 1999 - Fight Club, Matrix Virtuální kinematografie, některé filmy posledních 17
let obsahovaly prvky tzv. virtuální kinematografie, kdy některé scény byly
natáčeny z mnoha míst najednou a výsledné záběry pak byly kompletovány a
upravovány v počítači jako 3D akce, eXistenZ
- 2003 - Second Life
- 2009 - Surrogates - 2010 - Inception
- 2010 - X3D, Oculus Rift (2014 koupeno FB), Caprica TV, holoband
- 2012 - Canon smíšená realita pro návrháře

39. Historie, základní počiny - chronologicky (6)
- 2013 Google glass
- 2014 - první filmy pro plnohodnotnou VR, Oculus Rift, mizí základní prvek
filmové řeči, jakým je střih, protože scénu i způsob jejího náhledu si zde volí
sami diváci.
- 2014 - Sony Project Morpheus (code name for PlayStation VR)
- 2015 - Microsoft HoloLens - VR a AR, HTC Vive
- 2015 - Magic Leap - AR a Mixed Reality, Samsung Gear VR
- 2015 - Lytro Immerge Camera 360
- 2016 - Teslasuit - hmatový oblek, HTC tactile,
- 2016 - 3D VR záznamy z olympiády v Riu
- říjen 2017 - Blade Runner 2049, Alcon Entertainment + Oculus VR, VR format

47. Rozšířená realita / Augmented reality - AR
1. Definice
2. Kořeny a výchozí body
3. Konceptuální rovina
4. Využití, turista, nakupující, tvůrce, sociální faktor, Pokémon Go
5. Technické prostředky, senzory, bezdrátová komunikace
6. Různé vrstvy
7. Augmentovaná virtualita + Hybridní / Smíšená realita
8. Internet věcí, geolokace
9. Metaverse, Mixed reality / virtuality

50. Historie, základní počiny - chronologicky (1)
- 1901: L. Frank Baum, the idea of an electronic display/spectacles that overlays data onto
real life ('people'), it is named a 'character marker'
- 1980: Steve Mann - the first wearable computer, a computer vision system with text and
graphical overlays on a photographically mediated reality, or Augmediated Reality
- 1981: Dan Reitan geospatially maps multiple weather radar images and space-based and
studio cameras to virtual reality Earth maps and abstract symbols for television weather
broadcasts, bringing Augmented Reality to TV
- 1990: The term 'Augmented Reality' is attributed to Thomas P. Caudell, a former Boeing
researcher
- 1992: Louis Rosenberg develops one of the first functioning AR systems, called Virtual
Fixtures, at the U.S. Air Force Research Laboratory
- 2000: Bruce H. Thomas develops ARQuake, the first outdoor mobile AR game

52. Historie, základní počiny - chronologicky (2)
- 2013: Google announces an open beta test of its Google Glass augmented reality glasses.
The glasses reach the Internet through Bluetooth, which connects to the wireless service
on a user’s cellphone.
- 2015: Microsoft announces Windows Holographic and the HoloLens augmented reality
headset
- 2016: Niantic released Pokémon Go for iOS and Android in July 2016. The game quickly
became one of the most used applications and has brought augmented reality to the
mainstream

53. Verze Internetu - datová vrstva
1.0 (1968-2000, statické stránky)
2.0 (2004, sociální sítě)
3.0 (pozvolna, sémantika)
4.0 (Internet věcí, metaverse, virtuality continuum, od 1999)
??? jak dál - last frontier ???

54. 1999 - rok filmu Matrix
Původní koncept "internetu věcí" vznikl v r.
1999 v technologickém centru Auto-ID Labs,
které mělo tenkrát sídlo na americkém MIT.

55. Smart phones - smart objects
Mobilní přístroje, schopné "vnímat" svou geografickou polohu (GPS) a své
aktuální geograficko-informační okolí, se tak stávají zároveň jedněmi z
"chytrých objektů" (smart objects), připojených k Internetu. Součástí datové
struktury internetu se ale zároveň stávají i registrační místa, kam se
uživatelé přihlašují (procedura check-in, např. v geosociální síti Foursquare).

56. Internet of things
Tyto "věci" čili "chytré objekty" (objekty s datovou extenzí) s sebou nesou
nějakou datovou vrstvu či softwarovou funkci, díky níž budou moci komunikovat v
rámci Internetu, případně i mezi sebou (komunikace typu Machine-to-Machine
(M2M) je důležitá např. pro retranslaci telemetrie mezi přístroji a senzory, Wi-Fi,
NFC). V řadě případů tato datová vrstva neodráží jejich geografickou polohu (ta
může být stacionární), ale jejich vnitřní funkci, resp. senzorové měření nějaké
veličiny.

57. Chytré domy/domácnosti
Typickým případem může být termostat či klimatizace v domě, k nimž můžeme
přistupovat přes internet a kontrolovat jejich stav a event. cosi řídit. Dalšími
příklady ze současnosti jsou dálkově obsluhované domovní alarmy, sledovací
systémy, webkamery nebo telefony s IP adresou.
Důraz bude kladen na to, aby se tyto systémy konfigurovaly či udržovaly samy,
resp. aby byly kontrolovány automatickým centrem. Internet věcí by tedy neměl
klást velké nároky na rutinní obsluhu ze strany člověka.

58. Oceán věcí
Ambice konceptu "Internetu věcí" jsou však mnohem větší. Konečným cílem je mít
co nejdokonalejší přehled o skoro všech (našich?) předmětech a přístrojích
prostřednictvím Internetu, tedy o jejich poloze, stavu, funkci. V souvislosti s
rozvojem mikrosenzorů a RFID tagů se uvažuje o tom, že ke každému důležitému
předmětu by mohl být připojen komunikační uzel nebo alespoň pasivní RFID tag,
díky nimž bude domácí bezdrátová síť "vědět", kde se jaký předmět nachází.
Každý každému Velkým Bratrem
Žně pro hackery a technicky zdatné stalkery

59. Google
glasses

66. Smíšená realita pro návrháře a CAD - 2012
systém smíšené reality od firmy Canon. Ten obsahuje náhlavní soupravu s brýlemi virtuální
reality, dále s dvěma kamerami pro paralelní realistické snímání a zobrazování reality fyzické
a příslušný software, který smixuje obojí dohromady na dvou displejích uvnitř náhlavní
soupravy. Počítačem generované trojrozměrné obrazy virtuálních objektů se pak v reálném
čase umisťují do reálných záběrů v rámci momentální situace před námi.
Tyto obrazy zároveň reagují na naše pohyby a splývají tak opticky s naším fyzickým okolím.
Obě složky smíšené reality mají přitom stereoskopické vlastnosti - budí trojrozměrný a navíc
velmi jednotný dojem, kdy umělé virtuální objekty vypadají jako součást reality skutečné.

68. Zpět ke kyberpunku
Tato situace, kdy k sobě bude silně konvergovat virtuální a fyzický svět
(resp. situace, kdy hodně fyzických objektů bude mít k sobě odpovídající
softwarově-datový protějšek a naopak), se někdy nazývá termínem
Metaverse - podle podobného systému, který popsal již v r. 1992 ve
svém sci-fi románu Snow crash spisovatel Neal Stephenson.
Jde vlastně o jistý druh tzv. smíšené reality, která je jakousi syntézou
datově rozšířené reality a fyzickými objekty obohacené (augmented)
virtuality.

69. Kompletně identifikovaný, řízený a propojený
svět?
Od r. 2004 již dokonce existuje jazyk, vhodný pro popis podobné třídy
"hybridních realit". Jmenuje se X3D a je vlastně jakýmsi nástupcem
klasického jazyka pro 3D modelování a 3D světy - VRML. Existuje odhad,
podle kterého by na každého člověka mělo nakonec existovat až několik
tisíc objektů, sledovaných v rámci internetu, což bude velmi softwarově i
hardwarově náročné (předpokládá se již protokol IPv6). Celkový počet
sledovaných předmětů na světě by mohl nakonec dosáhnout 100 bilionů.
Pro konkrétní systémy tohoto typu se razí i termíny jako ubiquitous
computing (všudypřítomné počítání) nebo sensorconomy (senzorová
ekonomie). Použitelnost těchto prostředí bude záviset především na
programech, které v nich budou operovat a které budou tuto "smíšenou
realitu" spravovat.

70. Chytré domy, chytrá auta, smart grids
Nejdříve se toto "zasíťování fyzické reality" projeví asi u strategicky
významných aplikací a komodit. Jednou z nejdůležitějších aplikací pro
běžného uživatele je systém pro úsporné dodávky energie do domovů.
A také systém pro optimalizaci a správu samotného spotřebovávání
energie v domácnosti. Předpokládá se proto, že v poměrně blízké
budoucnosti nás čeká zavádění tzv. "smart grids" - rozvodných
elektrických sítí, které budou mít některé "inteligentní" vlastnosti, ne
nepodobné dnešním počítačovým sítím či distribuovaným systémům
peer-to-peer.
Typický dnešní byt či dům je pouze pasivním a jednosměrným
příjemcem elektrické energie.

71. Home 2 grid - Car 2 grid, Home 2 car
lidé budou provozovat navíc lokální energetické zdroje, resp. domácí akumulátory
(akumulátory v hybridních či zcela elektřinou poháněných automobilech,
umístěných v garáži). Výměna energie a informací.
Potom mohou domácí regulační energetická centra a uzly spolupracovat na
optimálních přesunech energie v průběhu celého dne mezi domácí zásobárnou a
sítí, také mezi sebou. Zároveň by mohla tato energetická problematika urychlit
šíření obecnějších systémů a aplikací pro tzv. home automation (neboli systémů
typu smart home) mezi uživateli.
Automobilka Ford a velký hráč na poli informačních technologií Amazon spojily své
úsilí, aby propojili řídící systémy aut, vyráběných firmou Ford, s uzlem chytré
domácnosti, zvaným Amazon Echo. Na tomto uzlu přitom operuje osobní chytrý
asistent, který se jmenuje Alexa a který umožňuje uživatelům řídit domácnost.

72. "The Personal Device" + AR brýle ?
velmi malý přenosný počítač, který by soustřeďoval v jednom
veškerou správu přístrojů a systémů v "chytrém domě" či na
pracovišti, také celou naši další osobní, sociální nebo pracovní
agendu. Již dnes existují např. jednoúčelové monitorovací
aplikace pro mobilní telefony, které jsou schopny na dálku
diagnostikovat stav některých hybridních aut.
Operační systém pro IoT - Brillo /Google
Editor reality v rámci IoT - MIT media Lab
Problémy s hackery vzrostou