Пространственные вычисления — это любые из различных методов взаимодействия человека и компьютера , которые воспринимаются пользователями как происходящие в реальном мире, внутри и вокруг их естественных тел и физических сред, а не ограниченные и воспринимаемо за компьютерными экранами. Эта концепция переворачивает давнюю практику обучения людей взаимодействию с компьютерами в цифровой среде и вместо этого учит компьютеры лучше понимать и взаимодействовать с людьми более естественно в человеческом мире. Эта концепция пересекается с другими, включая расширенную реальность , дополненную реальность , смешанную реальность , естественный пользовательский интерфейс , контекстные вычисления , аффективные вычисления и повсеместные вычисления . Использование для маркировки и обсуждения этих смежных технологий неточно. [1]
Пространственные компьютеры обычно включают в себя датчики, такие как камеры RGB , камеры глубины , 3D-трекеры , инерциальные измерительные блоки или другие инструменты, чтобы ощущать и отслеживать близлежащие человеческие тела (включая руки, руки, глаза, ноги, рты) во время обычных взаимодействий с людьми и компьютерами в трехмерном пространстве. [2] Они также используют компьютерное зрение , чтобы попытаться понять реальные сцены мира, такие как комнаты, улицы или магазины, читать этикетки, распознавать объекты, создавать трехмерные карты и многое другое. Довольно часто они также используют XR и MR для наложения виртуальной трехмерной графики и виртуального трехмерного звука на зрительную и слуховую систему человека как способ предоставления информации более естественно и контекстуально, чем традиционные двухмерные экраны.
Пространственные вычисления технически не требуют никакого визуального вывода. Например, усовершенствованная пара наушников, использующая инерциальный измерительный блок и другие контекстные подсказки, может считаться пространственным вычислением, если устройство делает контекстную аудиоинформацию доступной пространственно, как если бы звуки постоянно существовали в пространстве вокруг владельца наушников. Меньшие устройства Интернета вещей , такие как робот-пылесос, вряд ли можно было бы назвать пространственными вычислительными устройствами, поскольку им не хватает более продвинутых взаимодействий человека и компьютера, описанных выше.
Пространственные вычисления часто относятся к персональным вычислительным устройствам, таким как гарнитуры и наушники, но другие взаимодействия человека с компьютером, которые используют пространственное позиционирование в реальном времени для отображения, например, проекционное картографирование или автоматическое отображение виртуальной среды пещеры , также могут считаться пространственными вычислениями, если они используют ввод данных человеком и компьютером для участников.
Термин, по-видимому, возник в области ГИС около 1985 года [3] или ранее для описания вычислений на основе крупномасштабной геопространственной информации. Это в некоторой степени связано с современным использованием, но в масштабе континентов, городов и кварталов. [4] Современные пространственные вычисления больше сосредоточены на человеческом масштабе взаимодействия, около размера гостиной или меньше. Но они не ограничиваются этим масштабом в совокупности.
В начале 1990-х годов, когда сфера виртуальной реальности начала выходить за рамки академических и военных лабораторий, стартап Worldesign в Сиэтле использовал термин «пространственные вычисления» [5] для описания взаимодействия между отдельными людьми и трехмерными пространствами, работая больше на человеческом конце шкалы, чем могли предполагать предыдущие примеры ГИС. Компания создала среду, похожую на CAVE , которую она назвала «Театр виртуальной среды», чей трехмерный опыт представлял собой виртуальный пролет над плато Гиза около 3000 г. до н. э. Роберт Якобсон, генеральный директор Worldesign, приписывает происхождение термина экспериментам в Лаборатории технологий человеческого интерфейса в Вашингтонском университете под руководством Томаса А. Фернесса III . Якобсон был соучредителем этой лаборатории до того, как отделить этот ранний стартап VR.
В 1997 году академическая публикация Т. Каэлли, Пэн Лама и Х. Бунке под названием «Пространственные вычисления: проблемы в области технологий визуализации, мультимедиа и зрения» представила этот термин в более широком смысле для академической аудитории. [6]
Конкретный термин «пространственные вычисления» позже был снова упомянут в 2003 году Саймоном Гринволдом [7] как «взаимодействие человека с машиной, при котором машина сохраняет и манипулирует референтами реальных объектов и пространств». Выпускник MIT Media Lab Джон Андеркоффлер выступил с докладом на TED в 2010 году [8], представив живую демонстрацию многоэкранных, многопользовательских пространственных вычислительных систем, разрабатываемых Oblong Industries, которые стремились воплотить в жизнь футуристические интерфейсы, концептуализированные Андеркоффлером в фильмах « Особое мнение» и «Железный человек».
Apple анонсировала Apple Vision Pro , устройство, которое она продает как «пространственный компьютер», 5 июня 2023 года. Оно включает в себя несколько функций, таких как Spatial Audio , два 4K micro- OLED- дисплея, чип Apple R1 и отслеживание глаз, и выпущено в Соединенных Штатах 2 февраля 2024 года. [9] Анонсируя платформу, Apple сослалась на свою историю популяризации 2D- графических пользовательских интерфейсов , которые вытеснили предыдущие механизмы человеко-машинного интерфейса, такие как командная строка. Apple предлагает ввести пространственные вычисления как новую категорию интерактивных устройств, на том же уровне важности, что и введение 2D GUI.
Magic Leap ранее также использовала термин «пространственные вычисления» для описания своих собственных устройств, начиная с Magic Leap 1. Их использование, похоже, согласуется с использованием Apple, хотя компания не продолжала использовать его в долгосрочной перспективе. [10]