АНАЛІЗ СУЧАСНОГО СТАНУ ПРОСТОРОВИХ ОБЧИСЛЕНЬ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ У ПРИКЛАДНИХ ГАЛУЗЯХ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.32689/maup.it.2025.1.30

Ключові слова:

просторові обчислення, доповнена реальність, віртуальна реальність, змішана реальність, інтерактивні середовища

Анотація

Стаття присвячена просторовим обчисленням – сучасній технології, яка дозволяє інтегрувати цифрову інформацію та віртуальний контент у фізичний світ, відкриваючи нові можливості для взаємодії та аналізу даних. У статті розглянуто історію розвитку просторових обчислень, починаючи з 1960-х років, коли Айвен Сазерленд представив концепцію «Sketchpad», одного з перших графічних інтерфейсів. Значний прорив у технологіях стався в 1980-х роках завдяки розвитку віртуальної реальності (VR) та пристроїв для занурення користувачів, а у 2010-х роках – завдяки поширенню доповненої реальності (AR) у мобільних пристроях. Ця стаття визначає основні концепції та термінологію просторових обчислень, зокрема віртуальної, доповненої, змішаної та розширеної реальностей (VR, AR, MR, XR). Розглянуто ключові технології, які дозволяють інтегрувати цифровий контент у фізичне середовище: комп’ютерне бачення, системи відстеження руху та відображення просторових даних. Було визначено ключові пристрої, які допомогли розвитку галузі, зокрема Microsoft HoloLens та Apple Vision Pro. Окремо проаналізовано застосування просторових обчислень, а саме в галузях освіти, медицини, промисловості, військової сфери та туризму. В освіті просторові обчислення сприяють створенню інтерактивних навчальних середовищ, особливо для дослідження природничих та технічних дисциплін. У медицині ця технологія використовується для імітації хірургічних операцій, лікування фантомного болю в кінцівках та реабілітації пацієнтів. У виробництві та дизайні просторові обчислення допомагають створювати 3D-прототипи, а у військовій справі вони використовуються для навчання солдат і стратегічного планування місій. У статті також висвітлюються проблеми, пов’язані з використанням просторових обчислень, зокрема високі технічні вимоги, кіберхвороба, обмежене поле зору, надмірне когнітивне навантаження на користувача та висока вартість обладнання. У висновках підкреслена необхідность подальших досліджень для зниження вартості технологій, розробки ефективних алгоритмів для взаємодії з просторовими середовищами та інтеграції машинного навчання для обробки великих обсягів даних. Просторові обчислення мають потенціал кардинально змінити спосіб взаємодії з цифровим світом, але для їх повноцінної реалізації потрібно подолати технологічні та соціальні бар’єри. Метою роботи є проаналізувати розвиток сучасних підходів до просторових обчислень, оцінити поточний стан і перспективи розвитку просторових обчислень, особливо їх вплив на різні галузі, такі як освіта, медицина, виробництво та військова справа, а також можливості інтеграції цих технологій для інклюзивного та етичного використання. Наукова новизна дослідження полягає в комплексному аналізі сучасного стану просторових обчислень, що дозволяє систематизувати етапи їхнього розвитку. Особлива увага приділена можливості інтеграції доповненої, віртуальної та змішаної реальності в освітні, медичні та виробничі процеси.

Посилання

Evolution of spatial computing. URL: https://www.travancoreanalytics.com/evolution-of-spatial-computing/ (date of access: 20.01.2025).

Waisberg E., Ong J., Masalkhi M., Zaman N., Sarker P., Lee A. G., Tavakkoli A. Apple vision pro and why extended reality will revolutionize the future of medicine. Irish Journal of Medical Science, 2024. P. 531–532. URL: https://doi.org/10.1007/s11845-023-03437-z (date of access: 20.01.2025).

Spatial Computing Market Report. URL: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/spatialcomputing-market-report (date of access: 20.01.2025).

Yenduri G., Ramalingam M., Maddikunta P.K., Gadekallu T.R., Jhaveri R.H., Bandi A., Chen J., Wang W., Shirawalmath A.A., Ravishankar R., Wang W. Spatial Computing: Concept, Applications, Challenges and Future Directions. arXiv preprint. 2024. URL: https://arxiv.org/abs/2402.07912 (date of access: 20.01.2025).

Mohamed K. S. Deep learning for spatial computing: Augmented reality and metaverse “the digital universe”. Deep Learning-Powered Technologies: Autonomous Driving, Artificial Intelligence of Things (AIoT), Augmented Reality, 5G Communications and Beyond. Springer, 2023. P. 131–150. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-031-35737-4_4 (date of access: 20.01.2025).

Scavarelli A., Arya A., Teather R. J. Virtual reality and augmented reality in social learning spaces: a literature review. Virtual reality. 2020. URL: https://doi.org/10.1007/s10055-020-00444-8 (date of access: 20.01.2025).

Xiong J., Hsiang E.-L., He Z., Zhan T., Wu S.-T. Augmented reality and virtual reality displays: emerging technologies and future perspectives. Light: Science & Applications. 2021. Vol. 10, No 1. URL: https://doi.org/10.1038/s41377-021-00658-8 (date of access: 20.01.2025).

Milgram P., Takemura H., Utsumi A., Kishino F. Augmented Reality: A class of displays on the realityvirtuality continuum. Proceedings of SPIE 2351. Telemanipulator and Telepresence Technologies. 1994. URL: https://doi.org/10.1117/12.197321 (date of access: 20.01.2025).

Templin T., Popielarczyk D., Gryszko M. Using augmented and virtual reality (AR/VR) to support safe navigation on inland and coastal water zones. Remote Sensing. Vol. 14, No 6. 1520. URL: https://doi.org/10.3390/rs14061520 (date of access: 20.01.2025).

The Promise of Immersive Learning: Augmented and Virtual Reality’s Potential in Education. Information Technology and Innovation Foundation (ITIF). URL: https://itif.org/publications/2021/08/30/promise-immersivelearning-augmented-and-virtual-reality-potential/ (date of access: 20.01.2025).

How Augmented Reality Is Changing the Way We Learn.The New York Times. URL: https://www.nytimes.com/spotlight/augmented-reality (date of access: 20.01.2025).

The Potential of Augmented Reality for Education. eLearning Industry. URL: https://elearningindustry.com/augmented-reality-in-education-staggering-insight-into-future (date of access: 20.01.2025).

Botella C. M., Juan M. C., Baños R. M., Alcañiz M., Guillén V., Rey B. Mixing realities? An application of augmented reality for the treatment of cockroach phobia. CyberPsychology & Behavior. 2005. Vol. 8, No 2. P. 162–171. URL: https://doi.org/10.1089/cpb.2005.8.162 (date of access: 20.01.2025)

Juan M. C., Alcaniz M., Monserrat C., Botella C., Banos R. M., Guerrero B. Using augmented reality to treat phobias. IEEE Computer Graphics and Applications. 2005. Vol. 25, No 6. P. 31–37. URL: https://doi.org/10.1109/mcg.2005.143 (date of access: 20.01.2025).

Carrino F., Rizzotti D., Gheorghe C., Kabasu Bakajika P., Francescotti-Paquier F., Mugellini E. Augmented reality treatment for phantom limb pain. Virtual, Augmented and Mixed Reality. Applications of Virtual and Augmented Reality. Cham, 2014. P. 248–257. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-07464-1_23 (date of access: 20.01.2025).

Fuchs, H., Livingston, M.A., Raskar, R., Colucci, D., Keller, K., State, A., Crawford, J.R., Rademacher, P., Drake, S.H., & Meyer, A.A. Augmented reality visualization for laparoscopic surgery. Medical Image Computing and Computer-Assisted Intervention – MICCAI’98. Berlin, Heidelberg, 1998. P. 934–943. URL: https://doi.org/10.1007/bfb0056282 (date of access: 20.01.2025).

Mousavi Hondori H., Khademi M., Dodakian L., Cramer S. C., Lopes C. V. A spatial augmented reality rehab system for post-stroke hand rehabilitation. Studies in Health Technology and Informatics. 2013. Vol. 184. P. 279–285. URL: http://dx.doi.org/10.3233/978-1-61499-209-7-279 (date of access: 20.01.2025).

Virtual Reality Reduces Phantom Pain in Paraplegics. EPFL. URL: https://actu.epfl.ch/news/virtual-realityreduces-phantom-pain-in-parapleg-5/ (date of access: 20.01.2025).

VR-терапія для реабілітації. Рубрика. URL: https://rubryka.com/article/vr-terapiya-dlya-reabilitatsiyi/ (дата звернення: 20.01.2025).

Serván J., Mas F., Menéndez J. L., Ríos J. Assembly work instruction deployment using augmented reality. Key Engineering Materials. 2012. Vol. 502. P. 25–30. URL: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.502.25 (date of access: 20.01.2025).

Re G. M., Bordegoni M. An augmented reality framework for supporting and monitoring operators during maintenance tasks. Virtual, Augmented and Mixed Reality. Applications of Virtual and Augmented Reality. Cham, 2014. P. 443–454. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-07464-1_41 (date of access: 20.01.2025).

Spatial Computing: Revolutionizing Industries with AI, AR, and VR Integration. E-SPIN Group. URL: https://www.e-spincorp.com/spatial-computing-revolutionizing-industries-ai-ar-vr-integration/ (date of access: 20.01.2025).

Integration of IVAS, Anduril, and Microsoft Lattice for the Army. DefenseScoop. URL: https://defensescoop.com/2024/09/19/ivas-anduril-microsoft-lattice-integration-army/ (date of access: 20.01.2025).

With Virtual Reality, Israeli Soldiers Train in Simulated Terror Tunnels. The Times of Israel. URL: https://www.timesofisrael.com/with-virtual-reality-israeli-soldiers-train-in-simulated-terror-tunnels/ (date of access: 20.01.2025).

Українська компанія навчила 45 000 військових збивати “Шахеди”: як працюють VR і лазерні тренажери. Liga.Tech. URL: https://tech.liga.net/ua/technology/article/ukrainska-kompaniia-navchyla-45-000-viiskovykh-zbyvatyshakhedy-yak-pratsiuiut-vr-i-lazerni-trenazhery (дата звернення: 20.01.2025).

Spatial Computing: The New Frontier in Hospitality. HospitalityNet. URL: https://www.hospitalitynet.org/opinion/4120267.html (date of access: 20.01.2025).

Noh Z., Sunar M. S., Pan Z. A review on augmented reality for virtual heritage system. Learning by Playing. Gamebased Education System Design and Development. 2009. P. 50–61. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-642-03364-3_7 (date of access: 20.01.2025).

Vlahakis V., Karigiannis J., Tsotros M., Gounaris M., Almeida L., Stricker D., Gleue T., Christou I. T., Carlucci R., Ioannidis N. Archeoguide: first results of an augmented reality, mobile computing system in cultural heritage sites. Proceedings of the 2001 Conference on Virtual Reality, Archeology, and Cultural Heritage. Glyfada, Greece: ACM, 2001. P. 131–140.

Ridel B. Techniques d’interaction, affichage personnalisé et reconstruction de surfaces pour la réalité augmentée spatiale : Dissertation de doctorat. Bordeaux, 2016. P. 44–46. URL: http://www.theses.fr/2016BORD0149/document (date d'accès: 20.01.2025).

Dima M., Hurcombe L., Wright M. Touching the past: haptic augmented reality for museum artefacts. Virtual, Augmented and Mixed Reality. Applications of Virtual and Augmented Reality. Cham, 2014. P. 3–14. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-07464-1_1 (date of access: 20.01.2025).

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-05-28

Як цитувати

СКИЦЬКИЙ, Т. (2025). АНАЛІЗ СУЧАСНОГО СТАНУ ПРОСТОРОВИХ ОБЧИСЛЕНЬ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ У ПРИКЛАДНИХ ГАЛУЗЯХ. Інформаційні технології та суспільство, (1 (16), 235-241. https://doi.org/10.32689/maup.it.2025.1.30