Løser VR’s uendelige gangproblem med månestøvler

“Det handler om kontinuiteten i oplevelsen,” sagde Brad Factor. ”Det handler om at bevare den fordybelse. Det handler om brugervenlighed og indlæringskurven: ikke at skulle lære nogen at bruge VR, men bare at kunne tage headsettet på og opleve den virtuelle verden naturligt. Det er meget af det, vi fokuserer på.”

Factor, stifteren og administrerende direktør for en virksomhed ringede Ekto VR, har opfundet, hvad der i bund og grund er et par chunky, cyberpunk-lignende moonwalking-støvler til brug i virtual reality-miljøer. Hvis Dorothy bar rubin hjemmesko for at rejse i sikkerhed gennem det magiske, technicolor land Oz i Troldmanden fra Ozså er Factors opfindelse designet til at tillade tilsvarende sikker rejse gennem VR.

Har du nogensinde undret dig over, hvordan det er muligt at skabe et overbevisende VR-scenarie, der lader dig f.eks. vandre gennem Sahara-ørkenen uden den smertefulde, fordybende oplevelse ved at kollidere med en væg i din lejlighed? Ekto VR mener, at den har svaret: Tag et par af virksomhedens simulatorstøvler på over dine almindelige sko, tag et VR-headset på, og du er i stand til at opleve at gå gennem virtuelle miljøer, der er langt, langt større end det fysiske rum, du’ er indeholdt indeni.

Ekto VR’s støvler fungerer ved at bruge en række motoriserede hjul på deres underside, som drejer mod den hastighed, brugeren går i. For at undgå køresyge giver støvlerne brugeren mulighed for i første omgang at tage flere skridt fremad. Dette gøres for at give de nødvendige vestibulære indre øresignaler til at fortælle deres kroppe, at de accelererer fremad. Men efter et par skridt glider støvlerne automatisk bæreren tilbage til midten af ​​rummet, så de ser ud til at gå på stedet, som på et løbebånd. I mellemtiden tror brugeren, at de fortsætter med at gøre fremskridt – og baseret på den VR-scene, de oplever, er de det.

“For så vidt angår de kommentarer, som vi oftest modtager i demoer, er folk næsten fuldstændig overbeviste – og i nogle tilfælde fuldstændig overbeviste – om at de vil gå ud af rummet,” sagde Factor til Digital Trends. “Folk spørger os: ‘Er [the boots] på? Arbejder de? Kommer jeg tæt på kanten [of the room]?’ Det er virkelig, som om de ikke har nogen fornemmelse af, hvor de er. De er fordybet i miljøet til det punkt, at de er usikre på, at de stadig er i det rum, de startede.”

(Bemærk: Digital Trends har ikke været i stand til at sætte disse sko igennem selv.)

Før han satte sig for at skabe VR-støvler, var Factor ansat hos Honeywell Aerospace, hvor han brugte otte år på at bygge flyvekontrolsystemer til fly som Boeing 787 Dreamliner. I det tilfælde var han ansvarlig for nogle af de kerneteknologier, der tillader 200-300 mennesker ad gangen at sidde, tilsyneladende stationære, inde i et stort metalrør, før de dukker op tusindvis af kilometer væk ved deres destination.

Nu arbejder han på det omvendte af det problem: At opbevare folk papirvarer, mens han narre deres hjerner til at tro, at de rejser store afstande. Hvis han kan knække det på et kommercielt niveau, vil han være den første – men han er ikke den eneste, der prøver.

Det endeløse gangproblem

Ekto VR er ikke det første firma, der forsøger at løse det endeløse gangproblem i VR, nogle gange omtalt som LI-udfordringen (locomotion interface). Bestræbelserne på at gøre det går i hvert fald tilbage til 1980’erne. I Howard Rheingoldbog fra 1991 Virtual Reality: Computer-genererede kunstige verdeners revolutionerende teknologi, og hvordan den lover at transformere samfundetfortæller forfatteren at bruge et VR-løbebånd på University of North Carolina.

Parret med et VR-headset tillod løbebåndet brugere at gå gennem en virtuel version af Sitterson Hall, i dag hjemsted for UNC’s datalogiafdeling. På den måde gjorde VR-demoen det muligt at opleve, hvordan det ville være at gå gennem en tredimensionel version i fuld størrelse af en bygning, der dengang stadig var i byggefasen.

“Jeg var i stand til at slentre rundt i korridorerne i en hel bygning, mens jeg fysisk aldrig forlod et lille rum, fordi jeg gik langs et løbebånd og holdt fast i et par styr,” skrev Rheinghold. “Da jeg ville styre til højre og opdagede, hvad der var nede på gangen, jeg kunne se strakte sig ud i den retning, drejede jeg styret og fortsatte med at gå ligeud. Det tog et minut at vænne sig til.”

Bortset fra UNC blev andre forsøg på at løse det endeløse gangproblem udført på University of Utah, som udviklede en maskine kaldet TreadPort. Det indeholdt et stort løbebånd med en vippemekanisme, der kombinerede bevægelsesgrænseflader med visuelle, auditive og lugtesanser – og endda strålende varme- og vindelementer.

Der er også blevet udført masser af arbejde i Japan, især på University of Tsukuba. “Jeg vil sige, at du kunne pege på hver eneste løsning, der er derude i dag, især hardware og sige [that researchers at the University of Tsukuba] allerede prøvet det,” sagde Factor. “De lavede et omnidirektionalt løbebånd. De gjorde noget meget lig det udgangspunkt vi havde, kaldet powered shoes. De lavede en snoretrækker. De prøvede otte forskellige tilgange, måske endda flere. Jeg tror ikke, de forsøgte at skubbe nogen af ​​dem frem [to the point of commercialization].”

For nylig blev en innovativ løsning på det endeløse gangproblem udviklet af forskere fra Unity Technologies Japan, som skaber illusionen af ​​en uendelig virtuel korridor inde i et “legerum”, der måler 16 x 22 fod. Kaldet “omdirigeret gang” har tilgangen til formål at narre hjernen til at tro, at forsøgspersonen går i en lige linje, når de i virkeligheden går i en kæmpe cirkel.

Endnu en fremgangsmåde, udviklet af forskere fra Stony Brook University, Nvidia og Adobe, gør noget konceptuelt ens ved at bruge en eye-tracked HMD (head-mounted display) til at registrere brugernes saccades, de hurtige øjenbevægelser, der opstår, når individer kigger på forskellige punkter i vores synsfelt – for eksempel ved at scanne et rum. Ved effektivt at “hacke” disse saccader, er det muligt at omdirigere brugernes gåretning uden at forårsage svimmelhed eller ubehag.

“Vi er det mest komplicerede biologiske system, bestemt mere end noget løbebånd for eksempel, ikke?” Qi Sun, hovedforfatter af undersøgelsen, fortalte Digital Trends. ”Så hvorfor bruger vi ikke den mest almindelige, men alligevel komplicerede maskine – os selv – til at muliggøre den type oplevelse, som vi ønsker at løse. Det var den oprindelige motivation på højere niveau for denne forskning.”

Det interessante ved de utallige tilgange til at løse den endeløse gangudfordring er, at der, selv adskillige årtier efter, stadig ikke er én aftalt løsning, der har fået forskere til at skrotte alle andre. Ingen har endnu skabt den perfekte kommercialiserede løsning, der klart lyser vejen til fremtiden. Det betyder, at der ikke kun stadig er alt at spille for med hensyn til, hvem der ejer dette marked, men også detaljerne i den valgte tilgang.

Den næste store ting i VR?

Vil locomotion interface tech være den næste store ting for virtual reality? Meget afhænger af, om VR i sidste ende handler om at skabe virtuelle verdener eller blot at levere en ny form for grænseflade. Hvis det er en grænseflade, der overvejende bruges til praktiske applikationer som VR-ækvivalenten til Zoom-møder, betyder denne form for realisme måske ikke så meget. I så fald er det måske ikke bare unødvendigt at kunne gå store afstande i VR, men faktisk en skade for brugeroplevelsen. For eksempel behøver en VR-version af shopping ikke nødvendigvis at gentage oplevelsen af ​​at gå op og ned ad gangene og bære en stadig tungere kurv. Det ville være en stor nedgradering ved siden af ​​den problemfri lethed af Amazons et-klik shopping.

På den anden side, hvis VR’s mest overbevisende use cases kommer fra at skabe overbevisende virtuelle verdener, skal bevægelsesproblemet absolut løses. Undersøgelse efter undersøgelse har vist, at forsøgspersoner finder virtual reality-miljøer mere fordybende, med en højere subjektiv følelse af tilstedeværelse, når de bevæger sig rundt i den gennem virtuel gang i stedet for for eksempel at teleportere mellem steder ved hjælp af en håndholdt controller. Som en 2004 undersøgelse fra forskere i Japan siger det, at følelsen af ​​at gå påvirker “folks kognitive kort”, den måde, vores hjerner behandler afstand og bevægelse på. Kort sagt, at gå tilføjer sandhed til VR, der kan narre vores hjerner til at opfatte, hvad vi ser som virkeligt.

Gaming er et godt eksempel på en use case, der kun bliver mere overbevisende, jo tættere oplevelsen er på virkeligheden – men ikke kun til spil. For eksempel, hvis du er en arkitekt, der ønsker at vise en kommerciel ejendomskunde, hvordan et nyt indkøbscenterdesign vil se ud, når det er bygget, at være i stand til at gå gennem en virtuel version af bygningen (som Rheingold diskuterede for mere end 30 år siden ) ville være yderst gavnlig.

Industrielle applikationer og mere

For så vidt angår Ekto VR, sagde Factor, at hans virksomhed i første omgang sigter mod disse sidstnævnte former for industrielle applikationer.

“Når man kommer ind i den slags større [VR] træningsapplikationer, taler om raffinaderier eller rørledninger, eller offshore platforme, eller produktionsfaciliteter eller flyinspektioner, vil folk sige, ‘Nå, [we could just use an interface that teleports users around it,]” han sagde. “Det er fantastisk set fra et gennemstrømningsperspektiv, hvis det, du optimerer til, er at skulle se områder, der er fuldstændig uafhængige af hinanden hurtigt. Men vi kommer mere og mere ind i disse mere omfattende scenarier, hvor du skal lave en komplet flyhudinspektion eller for at se, hvordan noget ved baghjulet [of a plane] forbindes med næsehjulet, eller en ventil i et anlæg påvirker en kondensator i en anden del [of the building]. Disse kræver virkelig, at du forstår dine omgivelser meget bedre [and how they spatially relate to each other.]”

Med disse typer industrielle applikationer i tankerne, planlægger Ekto at lancere sit partner beta-program i første halvdel af 2022. Hvad angår priserne, sagde Factor, at virksomheden stadig afvejer sine muligheder – fra at tilbyde sæt til salg eller leasing. Den nøjagtige pris er endnu ikke offentliggjort, men et indledende direkte køb vil sandsynligvis være i nærheden af ​​$15.000-$20.000.

“Nu, selvfølgelig, den slags priser, som vi taler om, de er ikke forbrugere – og til en vis grad passer de ikke engang rigtig godt til de fleste af virksomhedens anvendelsessager,” sagde Factor. “Meget af det er den lave lydstyrke på dette tidspunkt. Efterhånden som vi skalerer volumen op, forventer vi at bringe omkostninger og priser dramatisk ned.”

I sidste ende, sagde han, vil virksomheden sigte mod at sælge til markedet til priser under $1.000, hvilket gør det til et mere overbevisende forslag til hverdagsapplikationer. Det inkluderer udsigten til mere forbrugervendte use cases.

Endless walking er ikke den eneste fraværende del af virtual reality-puslespillet. Simulering af berøring, lugt, smag og mere er andre områder, der endnu mangler at blive løst – som først er begyndt at få opmærksomhed fra fremadrettede efterforskere. Forvent at se meget mere af dette i de kommende måneder og år. Når alt kommer til alt, er hypen omkring VR — en del af større koncept af en Metaverse – har ikke været varmere i årevis.