SVR-blogi #3: virtuaalinen tila ja virtuaaliset objektit
Avatareilla navigoidaan kolmiulotteisessa virtuaalisessa tilassa, joskus enemmän, joskus vähemmän rajoittuneesti (kts. six degrees of freedom) [1]. Virtuaalitodellisuudessa tila pystyy olemaan koko maailmankaikkeus tai vaikkapa yksi atomi. Fyysisellä mittakaavalla ei ole merkitystä. Virtuaalista tilaa muokkaamalla saadaan myös aikaan tunnetiloja, joita tavanomaisilla välineillä ei saada.
(Toki suurin osa erilaisilla messuilla kokemistamme virtuaalitodellisuusdemoista ovat varastohalleja, joissa on kaksi trukkia ja 90-luvulta haiseva käyttöliittymä. Mutta ei anneta tämän hämätä. Näin ei tarvitse olla.)
Yksi käytännön esimerkki virtuaalisen tilan voimasta löytyy Palau-saarilta, jossa ilmastonmuutos ja merien hapettuminen on tappanut koralliriuttoja. Paikallisille päättäjille korallien tilanne on ollut tiedossa, mutta aihe oli jäänyt hieman etäiseksi. Tämä johtui siitä, että paikalliset eivät tykänneet itse sukellella, koska he pelkäsivät joutuvansa haiden ruuaksi. Virtuaalitodellisuuteen mallinnetun kokemuksen avulla korallien suojelusta vastuussa olevat pääsivät ensimmäistä kertaa itse näkemään ja kokemaan mitä pinnan alla oli tapahtunut vuosien saatossa. Coral Compass: Fighting Climate Change in Palau –virtuaalimallin [2] rakentaneen, virtuaalitodellisuuden empiirisen tutkimuksen uranuurtajan, Stanfordin professori Jeremy Bailensonin mukaan [3] tällä demolla on ollut merkittäviä vaikutuksia koralliriuttojen suojelutyöhön Palaulla.
Mielipiteisiin vaikuttamisen lisäksi virtuaalisessa tilassa voidaan kumota vaikkapa painovoima ja aika. Historiallisiin tapahtumapaikkoihin voidaan tutustua lentämällä (Google Expeditions [4] ja Google Earth [5] ovat hienoja kokemuksia, mutta samalla vasta tämän teknologian ensimmäistä aaltoa). Jos ihminen ei puolestaan saa esitelmän, luennon, tms. ajatuksesta kiinni, hän voi ”kelata” aikaa taakse päin ja käydä läpi jonkin epäselväksi jääneen asian uudelleen. Tämän jälkeen hän voi siirtyä suoraan reaaliaikaan muiden seuraksi tai ottaa heidät ”kiinni” säätämällä virtuaalista aikaa liikkumaan vauhdikkaammin [6].
Organisaatioissa voidaan rakentaa virtuaalinen kahvihuone, jossa toteutuvat epämuodollisuuden vaatimukset: kaikille yhteinen interaktiivinen tila, jonne tuleminen ja sieltä poistuminen on aikatauluista riippumatonta, sekä agendasta ja rooleista vapaata. Syntyy juttelua niistä näistä ja kenties tilassa on jotain mieluista tekemistäkin. Itse haluaisin tilaäänen ja Spotifyn, jotta voisin terrorisoida muita raskaalla progressiivisella musiikilla, kuten Devin Townsendilla.
Organisaatiotutkimuksen kiveen hakattu totuus on, että serendipiteetti — yllättävät sattumat ja ideat — nousevat esiin epämuodollisessa vuorovaikutuksessa. Tämän suunnitellun serendipiteetin takia myös esim. Google pitää tarkoituksella kahvionsa jonot juuri sopivan pituisina [7], jotta ihmiset kohtaisivat toisensa. Nykyisin etätiimin virtuaalisen kahvihuoneen virkaa ajavat lähinnä organisaation lukuisat Slack-kanavat tai Yammer (mikäli välineen käyttöä ohjataan ja siihen kannustetaan riittävästi). Mitä, jos Slackin rinnalla olisi VR-huone? ”Tavataanko kohta USS Aegiksella? [8] Olisi myös pari kyssäriä työasioista”, kysyy Pablo valtameren toiselta puolelta.
Virtuaalisen tilan ei tarvitse myöskään olla renderöity 3D-malli. Robottien ja videokuvan avulla voimme mennä paikkoihin tai tehdä asioita, jotka muuten olisivat vaarallisia tai jopa mahdottomia. Virtuaalinen tila voi olla vaikkapa leikkausrobotin välittämää videokuvaa potilaan aivoista, tienvarsipommi Lähi-idässä, vuotaneen ydinreaktorin sisukset tai vaikkapa Olympus Mons, aurinkokunnan korkein vuori.
Virtuaaliset objektit
Avatarit, virtuaalinen tila ja virtuaaliset objektit mahdollistavat interaktiivisuuden, josta seuraa lukematon määrän erilaisia käyttötapauksia, toimialasta tai käyttökontekstista riippuen.
Otetaan aluksi esimerkki rakennusteollisuudesta. Arkkitehti luo rakennusteknisen BIM-mallin (building information model). BIM ei ole tavanomainen kolmiulotteinen rakennemalli (kuten CAD), vaan erillisistä olioista rakennettu tietomalli, jonka eri osat voivat sisältää monenlaista tietoa, kuten erilaisten sensorien sijainti, materiaalivaihtoehdot, niiden hinta, saatavuus, alkuperä, jne. Tämä tieto on tallennettu pilvessä olevaan tietokantaan, jolloin jokainen mallia tarkasteleva pääsee käsiksi samaan tietoon. Periaatteessa, jos joku haluaa esim. paikallisesti tuotetun ekotalon, BIM mallista valitaan ko. materiaalit ja valinnan hinta nähdään lennosta.
BIM-malliin on mahdollista sisällyttää fyysisten rakenteiden lisäksi myös rakentamisen aikataulu ja budjetti (5D-BIM). BIM voidaan nykyisin kääntää virtuaalitodellisuuteen suhteellisen nopeasti, vaikkakaan ei vielä reaaliaikaisesti [9]. Yhdessä BIM-mallissa saattaa olla esimerkiksi 150 miljoonaa polygonia ja 350.000 objektia. Kyseessä on siis monimutkainen kokonaisuus. Joissain maissa BIM-mallit ovat jo pakollisia, varsinkin julkisissa rakennusprojekteissa (Singapore, Britannia…).
BIM-malli voi kuvata esimerkiksi sairaalaa, jonka rakentamisessa on mukana lukuisia erilaisia sidosryhmiä (lääkärit, hoitajat, insinöörit, arkkitehdit, tilaaja, viranomaiset, kiinteistönhoito, ym.). Näistä ihmisistä ehkä 5% ymmärtää jotain BIM-malleista, tai muista rakennekuvista, jotka eivät vastaa todellista mittakaavaa. Jos lopullinen rakennus ei vastaa odotuksia, siellä kärvistellään sen elinkaaren loppuun saakka, tai sitten tehdään kalliita korjauksia.
Virtuaalitodellisuuden avulla kaikki rakennusprojektin sidosryhmät voivat kuitenkin kommentoida oikeassa mittakaavassa olevaa 3D-mallia reaaliaikaisesti avatarien välityksellä (dialogi, ongelmanratkaisu, monimutkaisen tiedon prosessoiminen) tai he voivat kommentoida mallia omalla ajallaan tekstipohjaisesti tai ääniviesteillä. BIM-mallista voidaan tuoda virtuaalitodellisuuteen juuri se sisältö mikä on kullekin sidosryhmälle tarpeellista — joten jokaisen päätelaitteen ei todellakaan tarvitse pyöritellä kaikkia 150 miljoonaa polygonia.
Avatarien kautta hoidettu sosiaalinen VR mahdollistaa samalla enemmän iterointeja kuin nykyiset CAVEt [10], joihin mennään muutaman kerran kootusti ja se siitä. Virtuaalinen tila ja virtuaaliset objektit toimivat siis ikään kuin ”elävänä dokumenttina”, jonka käyttöliittymä on intuitiivinen ja helposti ymmärrettävä, vaikka kokonaisuus olisi erittäin monimutkainen.
Toki sama 3D-malli voidaan pian tuoda lisätyn todellisuuden (augmented reality, AR) avulla fyysisesti työmaalle asti. Rakenteet, materiaalivirrat ja projektin aikataulu voidaan nähdä yhdellä silmäyksellä, kunhan AR-laitteiden suorituskyky ensin kasvaa ja näiden sisältöjen tuottaminen viimein pääsee vauhtiin.
Mitä monimutkaisempi ja kalliimpi projekti, sen suuremmat hyödyt sosiaalinen VR tuo mukanaan. Ottaen huomioon koko rakennuksen elinkaaren, sen suunnitteluun uppoaa hyvin vähän kustannuksia. Tähän vaiheeseen panostaminen auttaisi rakennusyrityksiä toimittamaan parempaa laatua, nopeammin ja pienemmillä riskeillä [11].
Varsinkin, kun kyse on ”älykkäistä rakennuksista” (esim. Smart Tampere –projekti) [12], joiden suunnittelemisessa täytyy tuoda yhteen tietoa monesta eri lähteestä ja tämä tieto on merkityksellistä monelle eri sidosryhmälle, on kyseessä sitten kiinteistönhuolto, asukas, yritys, jne.. Erilaisia IoT-ratkaisuita on vaikeampaa rakentaa jälkikäteen, kun pakka on jo levällään. Eri laitetoimittajien rajapinnat ovat kiinni. Kaikki se mahtava data rämettyy siellä täällä, hyödyttömänä. Jos suunniteltaisiin kerralla kaikki kuntoon?
Kuulostaako tämän kokonaisuuden ratkaiseminen utopistiselta? Katsokaa tästä alta esimerkiksi Nvidian Holodeck sekä rakennussuunnittelussa että teollisuudessa. Mitä tämä on kymmenen vuoden päästä, kun erilaisten tietomallien monipuolisuus ja VR-laitteiden suorituskyky kasvaa?
Virtuaalitodellisuus soveltuu myös erinomaisesti erilaisten koulutusten [13] ja simulointien [14] järjestämiseen. Usein digitaalisen kaksosen rakentaminen maksaa pienen osan siitä mitä oikean prototyypin rakentaminen vastaisi. Myös erilaiset virtuaaliset laboratoriot [15] alkavat yleistyä nopeasti. Kun näihin samoihin tiloihin tuodaan mukaan vuorovaikutus (kuten mentorointi, ohjaus, katselmointi, jne.), niin jo olemassa olevien ratkaisuiden voima kasvaa huomattavasti. Vuorovaikutuksen laatu paranee ja mukaan otettavien ihmisten määrä ei ole enää riippuvainen maantieteellisistä etäisyyksistä.
Sosiaalisen VR:n potentiaali myynnissä ja markkinoinnissa olisi mielestäni yksi ”matalalla roikkuva hedelmä”, koska tähän ei tarvita kovin yksityiskohtaista suunnittelutyökalujen integroimista, erillisten sulautettujen järjestelmien simulointeja, tms., eikä sisällön tuottaminen ole kovin vakava pullonkaula.
Miksi ei esim. laiteta parhaita mahdollisia myyjiä valmiiksi sosiaaliseen virtuaalitodellisuuteen, avatareiksi? Messuilla asiakkaille asetellaan vain lasit silmille ja tarjoillaan konvehteja sekä niskahierontaa, mutta itse myyntityö tapahtuu siellä missä hekin ovat, eli virtuaalitodellisuudessa. VR-kojuja voisi ripotella ympäri maailmaa, mutta kielitaitoiset myyjät voisivat päivystää etänä 24/7.
Myös monet kaupungit (kuten Tampere) [16] ovat kiinnostuneita kommunikoimaan tulevaisuuttaan virtuaalitodellisuuden avulla. Miksi näitä todellisia kaupunkeja kuvaavia 3D-malleja ei voisi pelillistää, kuten tekee kenties maailman paras kaupunkisimulaattori Cities: Skylines [17] (vaikkakaan ei virtuaalitodellisuudessa)? Edes yksinkertaisten pelillisten elementtien ja kaupungin virtuaalimallin yhdistäminen palvelisi paitsi asukkaita, myös kaupunkisuunnittelun ja infrastruktuurin suunnittelun ammattilaisia, joilla on myös valmista 3D-sisältöä olemassa.
Kuluttajille tarkoitettuja sosiaalisia VR –sovelluksia on tarjolla jo nyt jonkin verran, kuten esimerkiksi Facebook Spaces, AltVR, Rec Room, VRChat, vTime [18–22] ja beta-vaiheessa oleva Sansar [23]. Yksi näistä on 35 miljoonan dollarin rahoituksen kerännyt High Fidelity [24], jossa on myös virtuaalimaailmaan yhdistetty kryptovaluutta, jonka avulla tehdään maailman sisäiset ostokset. Tälle alustalle kuka tahansa voi luoda esimerkiksi opetukseen liittyvää sisältöä (yksi suurimmista hunajapurkeista VR:n suhteen) tai esim. hassuja hattuja ja myydä ne sitten muille. Lohkoketju [25] validoi transaktiot ja sen, että jokainen virtuaalinen esine tai palvelu on uniikki ja omistajaansa sidottu. Näin saadaan virtuaalimaailman omistussuhteet vastaamaan fyysistä todellisuuttamme.
Koulutuksen ja VR:n yhdistämisessä on valtava potentiaali. Esimerkiksi erilaisille avoimille verkkokursseille (MOOC, massive online open course) osallistui [26] viime vuonna maailmanlaajuisesti yhteensä 81 miljoonaa opiskelijaa, kursseja oli 9400 kappaletta ja niitä tarjosi yhtensä noin 800 korkeakoulua. Teknisistä rajoitteista johtuen näitä ei ole vielä voitu viedä virtuaalitodellisuuteen kovin suuressa mittakaavassa.
Virtuaalisten luokkahuoneiden ja oppimisympäristöjen potentiaali tunnustetaan kuitenkin laajalti, eikä tämä vaadi edes kovin paljoa mielikuvitusta. Virtuaalitodellisuuden on todettu parantavan oppimistuloksia [27] verrattuna 2D-aineistoon: tilan ja mittakaavan hahmottaminen, kokemuksen ja tekemisen kautta oppiminen, lisääntynyt motivaatio ja teknologian mahdollistama monipuolinen yhteistyö kuuluvat kaikki virtuaalitodellisuuden etuihin. Lisäksi erilaiset narratiivit ovat tunnetusti keskeisiä paitsi oppimisen myös mielipiteisiin vaikuttamisen kannalta [28–30] ja virtuaalitodellisuudessa nämä voidaan tietysti visualisoida (kuten aiemmin esitelty esimerkki Palaun koralliriutoilta osoitti).
Entä kiinnostaako ankan vagina? Nyt voimme oppia siitäkin virtuaalitodellisuuden avulla [31]. Yritäpä saada samanlaista muistijälkeä aikaiseksi Wikipedian avulla?
Myös vuorovaikutuksen rikkaus itsessään parantaa oppimista. Tutkimusten mukaan pelkkä opettajan katseen havaitseminen parantaa oppimistuloksia [32]. Mutta jos virtuaaliseen opetukseen osallistuu valtava määrä oppilaita, niin eihän opettaja voi tietenkään katsoa yhtä aikaa montaa oppilasta?
Palataan tähän aiheeseen hieman myöhemmin (jännittävässä SVR-blogissa #5). Sitä ennen hieman alustusta verbaalisesta ja non-verbaalisesta vuorovaikutuksesta (SVR-blogi #4)…
Lähteet:
[1] Six degrees of freedom, viitattu 28.9.2018, https://en.wikipedia.org/wiki/Six_degrees_of_freedom
[2] Coral Compass: Fighting Climate Change in Palau, viitattu 28.9.2018, https://www.oculus.com/experiences/rift/1551378638305527/
[3] Seeing climate change through VR with Jeremy Bailenson and Philip Rosedale, https://www.youtube.com/watch?v=2OU4zdqO8j0
[4] Google Expeditions, viitatu, 28.9.2018, https://edu.google.com/expeditions/#about
[5] Google Earth VR, viitattu, 28.9.2018, https://vr.google.com/earth/
[6] Bailenson, Jeremy N., et al. “Transformed social interaction: Decoupling representation from behavior and form in collaborative virtual environments.” Presence: Teleoperators & Virtual Environments 13.4 (2004): 428–441. Huom. tästä lisää SVR-blogissa #5!
[7] Muller and Becker (2012), Get Lucky: How to Put Planned Serendipity to Work for You and Your Business, viitattu 28.9.2018, https://www.amazon.com/Get-Lucky-Planned-Serendipity-Business/dp/1118249755
[8] Let’s Play — Star Trek: Bridge Crew: https://www.youtube.com/watch?v=tRFVmTAhhac
[9] Chalmers. From BIM to VR using new software, viitattu, 28.9.2018, https://www.chalmers.se/en/areas-of-advance/buildingfutures/news/Pages/From-BIM-to-VR-using-new-software.aspx
[10] Wikipedia, Cave automatic virtual environment, viitattu 28.9.2018, https://en.wikipedia.org/wiki/Cave_automatic_virtual_environment
[11] Vanhalakka, Joel (2018), Value creation in virtual and augmented reality, https://dspace.cc.tut.fi/dpub/handle/123456789/25725?show=full
[12] Smart Tampere, viitattu 28.9.2018, http://smarttampere.fi/fi
[13] Digital Trends, Google tests confirm VR-based employee training trumps video guides, viitattu 28.9.2018, https://www.digitaltrends.com/virtual-reality/google-vr-training-video-vive/
[14] The Digital Twin in Virtual Reality on Oculus Rift directly from Tecnomatix, https://www.youtube.com/watch?v=Oep4SAW5Tc4
[15] Labster, viitattu 28.9.2018, https://www.labster.com/vr/
[16] Miten Tampereen uusi Unity-3D-kaupunkimalli voisi tukea liiketoimintaasi?, viitattu 28.9.2018, http://smarttampere.fi/fi/uutiset/miten-tampereen-uusi-unity-3d-kaupunkimalli-voisi-tukea-liiketoimintaasi
[17] Cities: Skylines — Green Cities Release Trailer, https://www.youtube.com/watch?v=MAAkOh60QLw
[18] Facebook Spaces, viitattu 28.9.2018, https://www.facebook.com/spaces
[19] AltVR, viitattu 28.9.2018, https://altvr.com/
[20] Steam: Rec Room, viitattu 28.9.2018, https://store.steampowered.com/app/471710/Rec_Room/?l=finnish
[21] VR Chat, viitattu 28.9.2018, https://www.vrchat.net/
[22] vTime, viitattu 28.9.2018, https://vtime.net/
[23] Sansar, viitattu, 28.9.2018, https://www.sansar.com/
[24] High Fidelity, 28.9.2018, https://highfidelity.com
[25] Blockchain, viitattu 28.9.2018, https://en.wikipedia.org/wiki/Blockchain
[26] Class Central, By The Numbers: MOOCS in 2017, viitattu 28.9.2018, https://www.class-central.com/report/mooc-stats-2017/
[27] Curcio, Igor DD, Anna Dipace, and Anita Norlund. “Virtual realities and education.” Research on Education and Media 8.2 (2016): 60–68. Huom. näiden tutkimusten määrä lisääntyy lähivuosina räjähdysmäisesti, kun koulut ottavat erilaisia VR-ympäristöjä käyttöön.
[28] Narrative based learning, viitattu 28.9.2018, https://en.wikipedia.org/wiki/Narrative-based_learning
[29] World Economic Forum, How narratives influence human behavior, viitattu 28.9.2018, https://www.weforum.org/agenda/2015/01/how-narratives-influence-human-behaviour/
[30] Kahnemann, Daniel (2012), Thinking Fast and Slow.
[31] VR DUCK GENITALIA APP — How it looks to play, https://www.youtube.com/watch?v=46SWhtv7Iks
[32] Bailenson, Jeremy N., Andrew C. Beall, and Jim Blascovich. “Gaze and task performance in shared virtual environments.” The journal of visualization and computer animation 13.5 (2002): 313–320.
