Dotkněte se hologramu. Vědci ve Skotsku vynalezli systém, který simuluje hmat pomocí vzduchu

• Vědecký tým na Univerzitě v Glasgow vynalezl „hmotné“ iluze – hologramy, kterých se lze dotknout

• Hmatový vjem je simulován pomocí různě silných vzduchových poryvů

• Technici už takto vytvořili virtuální basketbalový míč. Vynález najde využití například ve videohrách

Ve sci-fi filmech jsou hologramy běžná věc. Podle představ filmařů si lidé v budoucnosti potřesou rukou se světelnou projekcí stejně sebejistě, jako to dělají dva známí, když se potkají ve firmě. Jenže život nejsou Hvězdné války ani Star Trek a jen málo skutečných lidí si dokáže představit realistické 3D iluze, jichž se mohou dotknout, nebo do nich dokonce vstoupit.

Samozřejmě žijeme v 21. století, takže hologramy v medicíně, na školách, v bezpečnostních systémech nebo v reklamách už lidi nešokují. Ale vědci se i nadále snaží rozšiřovat paletu možností využití laserů, moderních digitálních procesorů a detektorů pohybu. Profesor elektroniky a nanotechnologie na Univerzitě v Glasgow, Ravinder Dahiya, právě teď pracuje na vývoji ohebné elektroniky. Kromě toho se zabývá smysly a jejich převodem do strojové podoby, což v praxi znamená, že v laboratoři vyrábí umělé kůže a nositelné součástky, jako jsou protézy a robotické ruce.

E-kůže odhalí covid-19 i cukrovku. Japonští vědci přišli s novou generací chytrých náplastí, které neustále monitorují zdravotní stav

Nejnovějším dílem jeho týmu je takzvaná aerohaptika neboli tvorba hmotných projekcí, o níž napsal článek do The Conversation. Během pokusů je lidem promítán hologram, a když se ho dotknou, ofoukne jim prsty prudký poryv vzduchu. Ten má napodobit hmatový vjem při kontaktu s objektem. Profesor doufá, že tato technologie časem umožní uživatelům skutečně cítit virtuální objekty. Například před sebou při videohovoru uvidíte avatara svého kamaráda a budete ho moci doopravdy plácnout po zádech. Při tom ucítíte, jak vaše ruka narazila do zdánlivě pevného materiálu.

Jiné světy

Vědec si myslí, že simulace doteku pomocí něčeho tak dostupného, jako je vzduch, by mohla být prvním krokem v vytvoření holografických světů. To by posunulo dnešní virtuální realitu ještě o krok dál. Zatím jsme byli zvyklí na neforemné helmy s 3D displejem, jež nás rozhodně nenechají na pochybách, že se nepohybujeme v běžném světě. A taky všichni tuší, že virtuální tygr ze 3D filmu je nemůže kousnout.

Dosud se skutečnému setkání s virtuálním světem člověk nejvíc přiblížil, pokud si navlékl chytré rukavice. Elektronika v nich umí poskytnout tělu haptický podnět, aby jejich uživatel mohl virtuální objekty ovládat. Ale posouvání neexistujících věcí se nedá srovnat s pocity při doteku jiného člověka. Simulace hmatu bez rukavic hologramům dodává nový, skutečnější rozměr.

Kouzelnické představení

Dahiyův výzkum využívá 3D iluzi virtuálního obrázku a starý kabaretní trik. „Kouzlo“ se jmenuje Pepper’s ghost po svém vynálezci Johnu Pepperovi a v 19. století popletlo hlavy návštěvníkům nejednoho divadla. Trik spočívá v nastavení zrcadel tak, aby promítaly odraz do prostoru uprostřed. Kdysi skleněná deska v divadle odrážela na pódium podobu herce ze zákulisí, který nikým neviděn předváděl ducha, jehož se zbytek souboru snažil probodnout mečem podle přesně nacvičené choreografie. Skotský vědec techniku oprášil a přidal k ní doteky tvořené vzduchem.

Zrcadla ve vědcově laboratoři jsou uspořádána do tvaru pyramidy s jednou prázdnou stranou. Dobrovolníci, kteří si chtějí sáhnout na hologram, onou otevřenou stěnou prostrčí ruce a uvnitř si hrají s objekty generovanými počítačem. Ty vypadají, jako by volně pluly vzduchem, ale tvoří je a ovládá software Unity Game Engine, jaký se běžně využívá k navrhování 3D prostředí v počítačových hrách. Celé to vypadá jako jednoduchá atrakce, ale zdání klame. Pod pyramidou se nachází zabudovaný senzor, který sleduje pochyby rukou uživatele, zatímco vzduchová tryska mu na ruce fouká přesně mířený vítr. Proud vzduchu údajně připomíná hmotný objekt. Výzkumníci vytvořili algoritmus, díky němuž systém přesně reaguje na to, co dělá uživatel, aby se foukání mohlo přizpůsobit reálnému pohybu.

Virtuální basketbal

Tým Ravindera Dahiyi demonstruje schopnosti svého aerohaptického modelu na imaginárním basketbalovém míči. Je to sice jen projekce, ale dá se osahat, kutálet nebo házet. Hmatová odezva ze vzduchových trysek je uzpůsobena povrchu skutečného míče a jeho kulatému tvaru. Uživatel tak skutečně ucítí, jak se mu míč točí v prstech a když ho chytí, virtuální kůže mu mlaskne v dlaních. Regulací intenzity poryvu lze vjem během chytání přizpůsobit síle hodu. Nicméně i něco tak zdánlivě jednoduchého a přirozeného, jako je oblíbený americký sport, vyžadovalo hodiny výpočtů a modelování ve snaze napodobit fyzikální jevy pouhým vzduchem.

Rehabilitace v jiném světě. V ostravské firmě VR Life ji umístili do virtuální reality

Ani sám šéf vědeckého týmu neočekává, že by v dohledné době dokázal stvořit virtuální svět, jaký známe ze Star Treku, ale zato s kolegy chystá jiné vychytávky. Už brzy bude například systém regulovat teplotu vzduchu v tryskách, takže lidé rozeznají chladné a horké povrchy. Výzkumníci plánují také pracovat s pachy a vůněmi. Doufají, že jak se přístroj bude zdokonalovat, najde využití v mnoha oborech.

Jako první po hračce velmi pravděpodobně skočí výrobci počítačových her, protože jim hologramy pomohou hráče vtáhnout do virtuálního světa bez drahých přístrojů. Vědec však hovoří i o zpříjemnění videohovorů a telekonferencí. Lidé tímto způsobem budou dokonce moci na dálku spolupracovat na stejném projektu. Hologramy také mohou pomoci lékařům navzájem spolupracovat při vyšetření a zároveň ukazovat pacientovi přesné informace o jeho zdravotním stavu. A jakmile bude přístroj na trhu, určitě se objeví ještě mnoho nápadů, k čemu ho kreativně použít.