Виртуальная и дополненная реальность

Технологии виртуальной и дополненной реальности основываются на разработках в разных отраслях науки и техники и многочисленных исследованиях по тематике VR/AR. Освоение и овладение навыками этих технологий не только расширит кругозор будущего специалиста, но и, безусловно, положительно скажется на его будущей конкурентоспособности в условиях динамичных и постоянных изменений рынка труда.

Сегодня VR/AR становятся более качественными и доступными – активно развиваются и software, и hardware (программное обеспечение и компьютерное «железо»). С помощью такого рода технологий создаются виртуальные тренажеры для обучения врачей, тренировки летчиков, космонавтов, военных. Архитекторы, инженеры-проектировщики и промышленные дизайнеры демонстрируют создаваемые объекты задолго до их «физического» появления в реальности. С помощью компьютерного зрения (программирования компьютера на распознавание окружающих объектов и их цвета) инженеры без помощи «отдельно стоящих» технических устройств и без помощи рук могут мгновенно связываются с коллегами и узнавать дополнительную информацию о сложном оборудовании.

Сферы применения VR/AR-технологий самые разные. И детям просто необходимо обучаться навыкам востребованных уже в ближайшие десятилетия специальностей. Тем более, что многие из них включены в недавно выпущенный в России атлас профессий будущего.

Практически для каждой перспективной профессии крайне полезны знания и навыки в области компьютерного зрения, систем трекинга (систем слежения за движущимися объектами), 3D-моделирования.

Специалисту по предотвращению экологических катастроф или специалисту по безопасности в наноиндустрии важно уметь моделировать чрезвычайные ситуации, максимально приближенные к реальности, просчитывать возможные последствия и находить эффективные методы их ликвидации.

Прорабу-вотчеру для оценки хода строительства и его корректировки также потребуются системы распознавания образов. Прораб-вотчер – это одна из профессий будущего. Это специалист по строительству, задействованный в производственной части проекта - он оценивает и корректирует ход стройки с помощью цифровых проектов зданий и сооружений. В своей деятельности он использует системы распознавания образов для оценки хода строительства и корректирует процесс с учетом результатов анализа данных. Функции обычного прораба, по мнению разработчиков атласа профессий будущего, будут все в большей степени автоматизироваться, поскольку уже в ближайшие годы ожидаются кардинальные изменения в сфере строительства.

Также и проектировщику необходимо уметь визуализировать свои решения в стереоформате. Эти и другие навыки школьники получат на занятиях в VR/AR квантуме и смогут потом применить их в любой индустрии – от создания развлекательных игр и – не побоимся этого слова - вплоть до моделирования станции замкнутого цикла на Марсе!

В VR/AR-квантуме школьники учатся создавать приложения с дополненной и виртуальной реальностью, отрабатывают навыки работы с необходимым программным обеспечением – программами по 3D-моделированию, прототипированию, монтажу панорамного видео, работы с графическими редакторами.

У детей будет возможность создать собственные прототипы VR-шлемов и разработать для них виртуальные приложения. И понять, что возможности технологий не ограничиваются лишь аттракционами и играми типа Pokemon Go.

В процессе учебного курса школьники изучают устройство высокотехнологичного оборудования, выявляют их оптические и графические особенности, а также влияние тех или иных конструктивных элементов (например, датчиков) на работу системы в целом. Дети научатся работать с очками дополненной и смешанной реальности, шлемами виртуальной реальности, контроллерами, новейшими камерами с обзором 360 градусов, с помощью которых протестируют существующие приложения.

В рамках VR/AR-квантума изучаются основные принципы построения виртуального пространства и создания аудиовизуальных моделей в различных средах разработки. Закрепив на практических занятиях знания по созданию 3D-моделей, текстур и окружения необходимого для корректной работы системы, дети научатся применять и адаптировать имеющиеся инструменты и ресурсы для решения широкого спектра задач.

Особое внимание в курсе обучения уделяется командной работе и проектной деятельности. Например, можно будет поучаствовать в создании AR-квестов (квестов с элементами дополненной реальности), виртуальных экскурсий по городу, образовательных приложений по тематике других квантумов.

Основные направления в изучении технологий виртуальной и дополненной реальности в рамках VR/AR квантума:

• методы и алгоритмы компьютерного зрения и распознавания образов на базе OpenCV;
• способы построения приложений для голографической платформы Microsoft Windows Holographic;
• методы и алгоритмы программирования интерактивной компьютерной графики;
• методы и способы построения эргономичных человеко-машинных интерфейсов, в том числе и реального масштаба времени.

Освоение этих технологий подразумевает получение базовых компетенций, владение которыми критически необходимо любому специалисту на конкурентном рынке труда в STEM-профессиях. В процессе изучения и освоения прикладных технологических вопросов обучающиеся получат базовые знания в следующих теоретических дисциплинах:

• специальные разделы математики, в том числе линейная алгебра, основы статистики, основы дискретной математики, исследование операций и оптимизация;
• технологии и методы программирования, в том числе объектно-ориентированного и начал функционального программирования;
• основы теории автоматов, основы теории вычислений;
• прикладные алгоритмы, а именно алгоритмы на графах и сетях, алгоритмы компьютерной графики, алгоритмы извлечения, обработки и классификации данных.

По мере разработки приложений и контента для систем виртуальной и дополненной реальности обучающиеся усвоят и смогут применить на практике следующие профессиональные умения:

• владение языками программирования высокого уровня Python, Java, C#;
• способность использования широко распространенных фреймворков и прикладных программных интерфейсов, например, DirectX, Unity, OpenCV;
• способность создания приложений для десктопных и мобильных платформ (Android);
• умение интегрировать мультимедийный и интерактивный контент в рамках единого разрабатываемого программного продукта;
• владение основными технологиями развертывания программного обеспечения и основными процедурами командной разработки.

Для демонстрации полученных навыков и реализованных проектов в конце образовательного цикла планируется проводить специальное занятие с приглашением обучающихся из других квантумов, родителей, а также представителей бизнес-компаний, занятых внедрением такого рода стартапов в производство.