Brilles, kādu nav nevienam

Mārcis Greitāns (pa kreisi), Roberts Zabels un Mārtiņš Narels. Foto — Reinis Inkēns
Marija Leskavniece
Print Friendly, PDF & Email

Fiziķi un inženieri, kas augsto tehnoloģiju uzņēmumā LightSpace izgudro unikālas papildinātās realitātes brilles, strādā, lai mediķiem nākotnē būtu vieglāk operēt un būvniekiem celt mājas. Tomēr sarunā vairākkārt piemin vārdu «spēlēties». Viņiem tā ir iespēja pašu izdomāto pārvērst taustāmā realitātē

Taustāma gan šī realitāte ir tikai nosacīti. Produkts, kura izstrādei uzņēmums pavasarī sīvā konkurencē saņēma Eiropas Savienības grantu vairāk nekā divu miljonu eiro apmērā, ir papildinātās realitātes ierīce. Palīgs, ko savā darbā izmantos ražošanas inženieri, apkalpes darbinieki, mediķi. Ar šo ierīču palīdzību varētu, piemēram, pirms operācijas veikt kolektīvo plānošanu, veidojot trīsdimensionālus orgānu modeļus, katram no apspriedes dalībniekiem atrodoties citā vietā vai pat pasaules malā. Tāda ir vīzija. «Digitālais asistents, kas var palīdzēt sarežģītos darbos. Ja darbs tāpat ir stresains, šādas brilles ar atbilstoši sagatavotu saturu samazina kļūdu iespējamību,» skaidro LightSpace vadošais tehnoloģiju analītiķis Roberts Zabels.

Šīs brilles atšķirsies no patlaban pasaules tirgū pieejamajām. Kā agrāk jau skaidrojis LightSpace vadītājs Ilmārs Osmanis, «mūsu tehnoloģija ir pirmā, kas ļauj atveidot augstas kvalitātes attēlu brillēs tā, it kā tas atrastos rokas stiepiena attālumā, citas līdzīgas iekārtas attēlus spēj atveidot tā, it kā tie atrastos daudz lielākā attālumā, sākot no viena metra». 

Šīs ierīces būs paredzētas profesionāļiem, jo ikdienas lietotājiem tās pagaidām būs gan pārāk masīvas, gan dārgas. Toties slimnīcām vai citu jomu uzņēmumiem varētu būt pat finansiāls ieguvums, jo nevajadzēs tērēt līdzekļus speciālistu fiziskas klātbūtnes nodrošināšanai. «Bet līdz tam vēl ir laiks ejams,» uzsver analītiķis. Paredzēts, ka ražošanā brilles nonāks tuvāko gadu laikā.

Taustāms rezultāts

Iespēja redzēt sava darba galarezultātu bija tā, kas uz darbu uzņēmumā speciālistus atvilinājusi no zinātnes lauka. Roberts Zabels vairāk nekā 10 gadus pavadījis LU Cietvielu fizikas institūtā — pēc studijām Fizikas, matemātikas un optometrijas fakultātē, kur 2015. gadā arī aizstāvēja doktora darbu fizikā. «Fundamentālajā zinātnē darba rezultāts ir veiksmīgi noslēgts projekts, publicēts raksts,» viņš uzskaita. Ar laiku gribas arī kaut ko, ko varētu paņemt rokās un lietot. LightSpace viņš seko līdzi nozares jaunumiem, atbild par patentiem un uzņēmuma intelektuālā īpašuma tiesību aizsardzību, kā arī joprojām veido zinātniskas publikācijas.

Arī optisko sistēmu izstrādes grupas vadītājs Mārtiņš Narels studiju laikā strādājis Cietvielu fizikas institūtā, taču vēlmi pēc pārmaiņām jutis jau pēc studiju beigšanas. «No zinātnes gribējās aiziet uz ražojošu, interesantu uzņēmumu.» Tā viņš nokļuvis LightSpace.

Vēlme izprast lietu dabu. Tā ir īpašība, kas raksturo daudzus fiziķus un inženierus. Jau bērnībā gribējies noskaidrot, kā kaut kas darbojas, saka Roberts. Un izpētīt visdažādākās ierīces, piebilst Mārtiņš. «Fiziku sāk mācīt astotajā klasē, līdz tam ir tikai dabaszinības. Es atceros, cik ļoti gaidīju, kad beidzot būšu astotajā klasē. Uzreiz apsēdos pirmajā solā, lai gan citos priekšmetos mēdzu sēdēt pēdējos. Un skolotājs Māris Zariņš manu interesi tikai vairoja,» stāsta nu jau fizikas doktors Roberts Zabels.

Lai gan lielākā darbadienas daļa aizrit pie datora, jo pētījumi, mērījumi un simulācijas veicamas digitālajā vidē, joprojām negribas zaudēt iespēju paspēlēties, smaida Mārtiņš. Pavadīt kādu laiku arī pie darbagaldiem vai testējot dažādas briļļu iterācijas.

Savukārt elektronisko sistēmu izstrādes vadītājs Mārcis Greitāns LightSpace birojā Mārupē nonācis pēc Kembridžas Universitātes absolvēšanas. «Pēc vidusskolas nevarēju izlemt — man patika eksaktās zinātnes, bet interesēja arī inženierija un ekonomika,» viņš atceras. Bijis soļa attālumā no tā, lai aizietu pilnīgi citu ceļu un studētu uzņēmējdarbību. Taču izvēlējies jomu, kurā praktiskās zināšanas ar teorētiskajām iespējams apvienot.

Liela daļa viņa Rīgas Valsts 1. ģimnāzijas starptautiskā bakalaurāta klasesbiedru pēc vidusskolas devās studēt uz ārzemēm. Nu jau četrus gadus Mārcis ir atpakaļ Latvijā un stāsta, ka atgriezušies arī daudzi klasesbiedri. «Lielākoties tie ir emocionāli, nevis racionāli iemesli, kas liek braukt atpakaļ,» saka Mārcis.

Mūžīgais kompromiss

Komanda, kas LightSpace strādā pie papildinātās realitātes ierīces, varētu šķist liela — aptuveni 30 cilvēku. Tomēr uz citu nozares uzņēmumu fona tas ir neliels skaits. Tehnoloģiju giganti savu produktu attīstīšanai algo simtus un pat tūkstošus cilvēku, stāsta Roberts. 

Izstrādes ceļš ir nemitīgs kompromiss. Starp dizainu un funkcionalitāti. Lietošanas ērtumu un tehnoloģiskajām iespējām. Dažādās uzņēmuma nodaļas katru no ierīces prototipiem saliek kā puzli — mehāniķi izstrādā korpusu, elektronikas inženieri mikroshēmas un optiķi lēcas, kamēr programmētāji veido tās saturu. Turklāt katra nodaļa jau strādā pie jaunām iterācijām, piemēram, elektroniķi izveidojuši shēmu aiznākamajam prototipam. Bet gatavs produkts ir tikai tad, kad visi puzles gabaliņi sakrituši savās vietās. Mērķis ir viens — izveidot pēc iespējas nelielāku un ērtāku, bet funkcionālāku galvas displeju.

Vaicāts par neierasto apzīmējumu «galvas displejs», Roberts Zabels skaidro, ka jāizšķir divas lietas — viedās brilles jeb smart glasses, kam tiešām jālīdzinās ikdienā lietotajām acenēm. «Tām jābūt plānām. Bet varam runāt arī par headset jeb galvas displeju, kas jau ir lielāka ierīce. Līdz gudrajām brillēm praktiski vēl neesam aizgājuši, lai gan arī tās ir paredzētas — tehnoloģija mums jau ir, optiskais dizains arī gandrīz finišēts,» skaidro fiziķis. Bet ierīci, kurai šobrīd uzņēmumā top jaunākais prototips, dēvē par galvas displeju.

«Ir daudzi un lieli uzņēmumi, kas pie šī strādā,» atzīst Mārtiņš Narels. Arī medicīnā, kas ir viena no būtiskākajām LightSpace ierīces mērķauditorijām, sāk parādīties pirmās papildinātās realitātes brilles, bet to pielietojums vēl ir ārkārtīgi specifisks.

Citi uzņēmumi savukārt mēģina savas iekārtas padarīt vienkāršiem lietotājiem draudzīgas. «Tas ir kompromiss, ko viņi ir izvēlējušies,» saka Mārtiņš. Mēģinot apmierināt abus šos segmentus — profesionāļus un plašāku patērētāju loku —, ir lietas, ko pagaidām tehnoloģiski vēl nav iespējams izdarīt. Tāpēc LightSpace izvēlējušies citu ceļu. «Profesionālam tirgum paredzētas, lielākas, tomēr pietiekami ērtas, lai tās varētu lietot ilgstoši,» stāsta optiķis. 

Daudz nezināmo

Pasaulē ir bijuši vairāki gudro briļļu piemēri — Focals by North brilles šogad nopirka Google, pie šīs tehnoloģijas strādājuši arī milži Intel un Microsoft. «Tika sasniegts briļļu formāts, bet to funkcionalitāte ar šī brīža tehnoloģijām bija ierobežota,» skaidro Roberts. Gandrīz visu ražotāju mērķis — lai, lietojot papildinātās realitātes ierīces, cilvēks ar tām spētu atpazīt dažādus objektus, sekot ķermenim un ielādēt brillēs sev nepieciešamo informāciju. Nevis tikai saņemt paziņojumus, kas pienākuši telefonā, vai skatīt izplūdušus attēlus. «Bet to visu plānā rāmītī nevar ielikt,» saka fiziķis. 

Pagaidām tirgū esošās brilles darbojas tikai kā diskrēti displeji, ko iespējams sapārot, piemēram, ar telefonu. LightSpace mērķē augstāk. «Bet pilnīgā vakuumā noteikti nestrādājam,» uzsver optiķis. Viņi vēro pasaulē šajā jomā notiekošo, pēta, ar kādām metodēm citi risina visiem aktuālās problēmas.

«Protams, katram ir vīzija, kā tam būtu jāizskatās. Bet katrā solī tas var mainīties,» saka Mārtiņš Narels. Šajā jomā nezināmo vēl ir daudz, darba gaitā arī plānotais galarezultāts var mainīties, pielāgojoties jaunākajiem atklājumiem. «Jā, vīzija ir konkrēta, bet tai ir tendence ļoti mainīties darba procesā,» viņš pasmaida. «Atklājas daudz jaunu lietu, kuras pirms tam nebija zināmas, tāpēc ar tām nerēķinājāmies,» piekrīt Mārcis.

Papildinātā realitāte ir mazapgūts, sarežģīts tehnoloģiju lauks. «Problēmas risina, par tām domājot. Ja nav zināma problēma, to nevar atrisināt. Pat ar prātu to aptvert vēl nevar. Un arī teorētiski uzmodelēt tā, lai visus aspektus iepriekš paredzētu, būtu laikietilpīgi,» turpina Roberts. Tiktu zaudēts vērtīgais laiks, kas neizbēgami paiet no produkta izstrādes līdz palaišanai tirgū. «Bet ir jāpaspēj ielikt kāju durvīs, kamēr tās ir atvērtas.» Tāpēc izstrāde ir gan teorētiska, gan eksperimentāla.

Daudzi no maketiem, kas uzņēmuma telpās redzami gandrīz uz katra galda, vairs nereprezentē to modeli, kas šobrīd ir izstrādes procesā. Tomēr līdzās esošais ražošanas cehs un iespēja regulāri gan ar 3D printeri, gan citām tehnoloģijām tikt pie taustāmiem maketiem, inženieru darbā ir ļoti noderīga. «Cerams, ka ap jauno gadu būs gatavs jaunais prototips. Aizķērāmies ar optiku, kas parasti ir lielākais klupšanas akmens. Pirmkārt, to neražojam paši. Otrkārt, tās ražošana ir izaicinoša. Neviens cits to iepriekš nav darījis. Mēs jau standartlietas neprasām,» stāsta tehnoloģiju analītiķis.

Konflikts smadzenēs

Viena no lielākajām ligām, kas jārisina virtuālās un papildinātās realitātes ierīču ražotājiem, ir konverģences akomodācijas problēma. Šis mēles mežģis apzīmē parādību, kad smadzenes saņem nesakritīgus signālus par objektu atrašanās vietu telpā. Acis nespēj labi fokusēties — šķiet, ka objekts atrodas tālāk, bet vestibulārais aparāts ziņo vēl ko citu. Rezultātā acis saspringst, parādās nogurums. 

«Stereoskopiskajās brillēs vienmēr bijis viens ekrāns, kurā tiek parādīts 3D attēls, rādot katrai acij savu attēlu. Acs fokuss vienmēr ir uz vienu plakni, tāpēc rodas atšķirība starp to, kur cilvēks fokusējas un kur acis dabiski konverģējas uz 3D objektiem. Iespējams, objekts ir tuvu, bet virtuālā plakne ir tālu, tāpēc smadzenēs rodas konflikts,» skaidro optiķis.

LightSpace daudz pēta papildinātās vai virtuālās realitātes ierīču ietekmi uz lietotāja veselību un raduši arī potenciālu risinājumu konverģences akomodācijas problēmai. Attēls brillēs būs redzams vairākās fokālajās plaknēs, kas palīdzēs gan to attēlot asu un skaidru, gan acīm vieglāk fokusēties. «Mēs pētām, kā mūsu galvas displejs mijiedarbojas ar cilvēku no redzes uztveres viedokļa, kādi ir pozitīvie momenti salīdzinājumā ar klasiskiem displejiem,» stāsta Roberts. 

Taču ražotāji domā arī par muguras un kakla skriemeļu veselību, lai ierīce nebūtu pārāk smaga, turklāt tās smaguma centrs būtu pēc iespējas tuvāk dabiskajam. «Mūsu mehānikas inženieri pie tā strādā un pašaizliedzīgi arī pa vairākām stundām dienā testē dažādus modeļus, lai uzlabotu ergonomiku. Visi mēģina atrast optimālo līdzsvarojumu, lai masas centrs pēc iespējas sakristu ar kakla asi,» viņš uzsver. Ja balanss būs pārāk vērsts uz priekšu, ierīce lietošanā kļūs neērta. Tāpēc inženieriem jādomā par dažādiem atsvariem. «Lai nesimetriski netiktu noslogoti kakla muskuļi,» paskaidro Roberts. Šobrīd plānots, ka ierīces svars būs no 300 līdz aptuveni 500 gramiem. Un ar tām galvā dažādu jomu profesionāļi varēs pastrādāt vairākas stundas.

Kā tas darbojas?

1. Parasti ar papildinātās realitātes brillēm trīs dimensiju objekti attēloti vienā fokālajā plaknē. Tuvākie objekti var būt neasi, un smadzenes saņem nesakritīgus signālus par objekta atrašanās vietu. Tas rada saspringumu, nogurumu, pat nelabumu.    

2. LightSpace papildinātās realitātes ierīcei būs vairākas fokālās plaknes. Arī tuviem attēliem būs augsta izšķirtspēja. Acis varēs labāk fokusēties, un skatīšanās uz trīs dimensiju attēlu būs patīkamāka, bez papildu acu sasprindzinājuma.

Pagaidām nav neviena komentāra

Lai pievienotu komentāru, vai ienāc ar:

Saņem svarīgākās ziņas katru darba dienas rītu