Добірка наукової літератури з теми "Система віртуальної реальності"

У статті висвітлені аспекти впровадження компетентнісного підходу до професійної підготовки майбутніх осіб командного складу морських суден. На прикладі викладання дисципліни «Управління судном» у Херсонській державній морській академії (ХДМА) представлені нові напрямки впровадження компетентнісного підходу при вивченні професійних дисциплін, що забезпечують відповідність освітнього процесу підготовки морських фахівців вимогам Міжнародної конвенції про підготовку та дипломування моряків та несення вахти з Манільськими поправками 2010 р. Запропонована система фахової підготовки майбутніх судноводіїв в академії та Морському коледжі ХДМА, визначені основні професійні компетентності та система їх оцінювання. Підвищення стандартів якості підготовки майбутніх судноводіїв обумовлено стрімким оновленням та ускладненням технічних, комп’ютерних систем в судноплавстві і водночас підсиленням ролі людського фактора в забезпеченні збереження людського життя. Міжнародна морська організація (IMO) висуває певні вимоги до невідкладних змін у викладання професійних дисциплін при підготовці майбутніх морських фахівців щодо забезпечення відповідним сучасним тренажерним устаткуванням з навчально-методичним забезпеченням. У статті розкриті основні питання впровадження симуляційних технологій віртуальної реальності в поєднанні з електронним навчанням у професійну підготовку майбутніх судноводіїв. Симуляційні тренажери віртуальної реальності, що представлені сучасними лабораторіями в ХДМА, надають можливість курсантам отримати навички маневрування судном, дозволяють підвищити реалістичність навчання та надають нові можливості для формування та оцінювання професійних компетентностей майбутніх морських фахівців. У статті аналізуються порівняльні аспекти традиційного навчання та навчання з використанням симуляційних технологій віртуальної реальності і робиться висновок про ефективність упровадження симуляційних технологій в освітній процес. Представлена система електронного навчання на базі LMS Moodle, що допомагає забезпечити інформаційно-технологічну підтримку та супровід професійного навчання майбутніх судноводіїв.

Дослідження спрямовано на пошуки алгоритму віртуального конструювання з урахуванням антропологічного параметра. Об’єкти віртуальної реальності досі по замовчуванню ототожнюють з реальними об’єктами не зважаючи на різні матерії втілення та відмінності у закономірностях їх існування. Стрімкий розвиток комп’ютерних технологій та підвищення значення віртуальної реальності для людства обумовлюють логічну необхідність вивчення віртуальних конструктів, особливо антропологічного контексту їх існування, адже заміна матерії сконструйованим людиною знаком захищає об’єкти віртуальної реальності від руйнування, що зрештою призводить до віртуальної експансії шляхом нагромадження інформаційних потоків, а отже до посилення залежності людини від віртуальної реальності. Як засвідчує проведений аналіз, тенденція до дублювання основних закономірностей творення конструктів матеріальної реальності віртуальною не є гарантією онтологічної ідентичності, адже на відміну від предметного поля реальності, кожен віртуальний конструкт та кожен етап його створення є антропологічно обумовленим. У контексті трансформацій сучасного суспільства, спричинених зростанням споживчих потреб людства, феномен віртуальної реальності вимагає теоретичного доповнення системи та переосмислення її з антропологічних позицій. На тлі підвищення інформаційного попиту та прагнення до самореалізації шляхом захоплення абсолютної влади над відкритим для маніпуляції кіберпростором виникає потреба у створенні самодостатнього та онтологічно незалежного образу віртуальної реальності, який дозволить контролювати вплив здійснюваний на людину шляхом впорядкування сутнісних структур віртуальної реальності. У перспективі, необхідною умовою розвитку віртуального конструювання є наслідування природної регуляції, яка реалізується у науці за допомогою синергетичного підходу.

Визначено, що віртуальна реальність – це новий організований соціальний простір, який на противагу відображення реальної дійсності є джерелом відмінності, заміщення, маніпуляцій, симулякрів - особливих об'єктів «відчужених знаків». З’ясовано, що важливою характеристикою віртуальної культури є її мозаїчність, пов'язана з особливостями процесу пізнання, а також структурування та ціннісного відбору соціального досвіду життєдіяльності. Як наслідок інтенсивного впровадження комп'ютерних інформаційних технологій у повсякденну культуру, безперервного і безладного потоку інформації, формується певний тип віртуальної культури, що поєднує в собі випадкові елементи культур різних народів та епох. Продемонстровано як дані елементи осідають за певними статистичними законами у свідомості індивідів, утворюючи щось на зразок «сховища повідомлень». Досліджено, що визначальною рисою віртуальної культури є побудований за принципом мультимедійного гіпертексту віртуальний простір, тобто специфічна організація інформаційних масивів, елементи яких пов'язані між собою асоціативними відносинами. Зазначено, що через специфіку просторової організації віртуальної реальності, у віртуальній культурі формується інша логіка мислення: нелінійна, непослідовна, недетерміністская, асоціативна. Ці ефекти досягаються завдяки моделюванню «іншого соціуму» та «іншого часу», відмінного від реального соціального часу - неодновимірного, оборотного, різноспрямованого і нескінченного. Підсумовується, що завдячуючи віртуальній реальності, не відбувається ціннісного відбору і структурування соціального досвіду, як у випадку спрямованого процесу пізнання, що реалізується за допомогою системи освіти. У цьому полягає основна відмінність віртуальної культури від культури в її традиційному розумінні в науці як ціннісно-відібраного та символіко-семіотично організованого досвіду багатьох людей.

Мета статті — розкрити сутність понять «віртуальна реальність», «доповнена реальність», «змішана реальність»; з’ясувати типологічні відмінності відповідних комп’ютерних систем. Методологія дослідження ґрунтується на застосуванні діалектичного методу, що дав змогу розкрити специфіку віртуальної / доповненої / змішаної реальностей крізь призму діалектики взаємодії техніки та людини. Наукова новизна полягає в розмежуванні понять «віртуальна реальність», «доповнена реальність», «змішана реальність» — ключових категорій імерсивних інформаційних технологій, неправомірність вживання яких як синонімів призводить до необґрунтованого використання специфічної лексики. Крім того, у статті розкрито сутність та головні відмінності між комп’ютерними VR-, AR-, XR-системами, що є вкрай важливим у межах української культурології — науки, яка наразі активно займається дослідженням безпрецедентних суспільних змін під впливом новітніх інформаційно-комунікаційних технологій. Висновки. Наявна в науці різноплановість думок вчених і практиків щодо питань типології віртуальної реальності, як і понять «віртуальна реальність», «доповнена реальність», «змішана реальність», пояснюється неправомірним ототожненням технологій віртуальної реальності кінця 1990-х рр. і сучасних розробок у цій сфері; відсутністю чітких критеріїв типології і відповідних методологічних підходів, що ускладнює процес класифікації видів віртуальної реальності; швидкими темпами розвитку VR-технологій, що провокує істотне відставання теорії від практики. Тим часом сфера досліджень віртуальної реальності продовжує невпинно розширюватися, триває інтеграція VR з різними сферами людського життя. VR- і AR-технології набувають популярності у культурних, освітніх, ігрових, бізнес-середовищах тощо. Порушена проблематика лише починає вивчатися в українській культурології, що спонукає до глибшого проникнення у сутність процесів, які відбуваються в культурі під впливом новітніх інформаційно- комунікаційних розробок.

У статті проведено аналіз AR-технології, її призначення та функції. Наведено приклади використання AR-технології в різних видах діяльності людини. Термін «доповнена реальність» (Augmented Reality, AR) позначає один із видів змішаної реальності, у якій відображення справжніх об’єктів доповнено віртуальними елементами. Обов’язковою умовою існування AR-технології є те, що «з’єднання» нашого та віртуального середовища відбувається одночасно. Студенти й учні шкіл нерідко використовують різні мобільні пристрої, що дає можливість розширити освітні технології завдяки візуалізації і віртуалізації інформаційних процесів. Часте використання технологій віртуальної реальності може призвести до суттєвого поглинання свідомості, через що людина не зможе відрізнити віртуальний світ від реального. Тому використання будь-яких технологій віртуальної реальності бажано тільки для підвищення якості та ефективності навчання або для виконання виховних цілей. AR-технології розуміються як середовище з доповненням реального світу цифровими технологіями завдяки мобільним пристроям із певним програмним забезпеченням. Обґрунтовано, що використання можливостей AR-технологій у системі освіти може регенерувати процес для візуального сприйняття необхідної інформації, відтворення деяких процесів для наочного уявлення в реальних розмірах і можливостях. Але доповнена реальність, незважаючи на свою привабливість, на разі майже не використовується в освітній діяльності. Показано можливість використання в освітньому середовищі цієї технології з метою візуального моделювання навчального матеріалу, доповнення його наочною інформацією, розвиваючи при цьому в учнів просторові уявлення, уяву, навички об’ємного проєктування, що економить педагогам і здобувачам освіти час на передачу та засвоєння всілякої інформації і прискорює процес навчання. Виділено переваги і недоліки технології доповненої реальності.

Перехід сучасного суспільства до інформаційної епохи свого розвитку висуває як одне з основних завдань, що стоять перед системою освіти, завдання формування основ інформаційної культури майбутнього фахівця. Процеси модернізації та профілізації вітчизняної шкільної освіти так само, як і модернізації вищої освіти (участь у створенні єдиного європейського простору, впровадження дистанційної освіти тощо) ведуться на базі інформаційно-комунікаційних технологій навчання. Метою даної статті є обговорення ролі сучасних комп’ютерних моделей у навчанні хімії, та проблеми якості відображення реальних хімічних процесів у комп’ютерних моделях, якими є віртуальні хімічні лабораторії.Дидактична роль нових інформаційних технологій полягає, перш за все, в активізації пізнавальної діяльності і творчого потенціалу учнів [5]. Необхідно створювати умови, аби учень став активним учасником навчального процесу, а вчитель був організатором пізнавальної діяльності учня. Адже вивчення будь-якої навчальної дисципліни – не мета, а засіб розвитку особистості. Ефективність застосування комп’ютерів у навчальному процесі залежить від багатьох чинників, у тому числі й від рівня самої техніки, від якості навчальних програм і від методики навчання, що застосовується вчителем. Більшість педагогів переконані в тому, що комп’ютер є потужним засобом для творчого розвитку дітей, дозволяє звільнитися від багатьох рутинних видів роботи і розробити нові ідеї в методиці навчання, дає можливість вирішувати більш цікаві і складні проблеми [5].Будь-який ілюстративний матеріал (мультимедійні й інтерактивні моделі в тому числі) значно розширюють можливості навчання, роблять зміст навчального матеріалу більш наочним, зрозумілим, цікавим. Не можна скидати з рахунків і психологічний чинник: сучасному учневі чи студенту набагато цікавіше сприймати інформацію саме в інтерактивній формі, ніж за допомогою застарілих схем і таблиць. Використання комп’ютерних моделей, комп’ютерних засобів візуалізації значно підвищує ефективність засвоєння матеріалу[5].Сучасні школярі, які здебільшого є представниками «покоління відеоігор», орієнтовані на сприйняття високоінтерактивного, мультимедіа насиченого навчального середовища. Згаданим вище вимогам якнайкраще відповідають освітні програми, що моделюють об’єкти і процеси реального світу і системи віртуальної реальності. Прикладом таких навчальних систем є віртуальні лабораторії, які можуть моделювати поведінку об’єктів реального світу в комп’ютерному освітньому середовищі і допомагають учням опановувати нові знання й уміння в науково-природничих дисциплінах, таких як хімія, фізика і біологія [3].Хімія – наука експериментальна, її завжди викладають, супроводжуючи демонстраційним експериментом. Ні для кого не є секретом, що матеріальний стан більшості шкіл в Україні є, м’яко кажучи, неідеальним. Дуже часто для демонстрації хімічного досліду не вистачає необхідних реактивів чи обладнання, тому доводиться обходитись теоретичним розглядом лабораторної роботи або проводити один дослід на весь клас. У такому випадку на допомогу вчителеві приходять саме спеціалізовані комп’ютерні програми, на кшталт віртуальних хімічних лабораторій, що дозволяють провести (саме провести, а не спостерігати) дослід у наближених до реальності умовах. Також, наприклад, при вивченні токсичних речовин, зокрема галогенів, віртуальне середовище надає можливість проводити хімічний експеримент без ризику для здоров’я учнів [4].На даний момент розроблена велика кількість навчальних програм для шкільного курсу хімії. Жодна з цих програм не є досконалою, проте сам факт їх створення свідчить про те, що в них існує потреба і вони мають безперечну цінність. Для того, щоб у дитини виник інтерес до співпраці з комп’ютером і в процесі цієї спільної творчості стійка пізнавальна мотивація до вирішення освітніх, дослідницьких завдань, необхідне створення таких умов, при яких учень стає безпосереднім учасником подій, що розвиваються на екрані монітора, тобто умов для повноцінного діяльнісного підходу до навчання.Умова успішного застосування комп’ютерних моделей в освітньому процесі сучасної школи закладена в добре відомих принципах педагогіки співпраці, які можна перефразовувати так: «не до комп’ютера за готовими знаннями, а разом з комп’ютером за новими знаннями» [3].Головна перевага віртуальних хімічних лабораторій полягає в тому, що віртуальні хімічні експерименти безпечні навіть для непідготовлених користувачів. Учні можуть також проводити такі досліди, виконання яких в реальній лабораторії може бути небезпечне або коштує надто дорого. Звичайно, за допомогою віртуальних дослідів не можна опанувати навички реального хімічного експерименту, але віртуальні досліди можуть застосовуватися, наприклад, для ознайомлення учнів з технікою виконання експериментів, хімічним посудом і устаткуванням перед безпосередньою роботою в лабораторії. Це дозволяє учням краще підготуватися до проведення цих або подібних дослідів в реальній хімічній лабораторії. Також проведення віртуальних експериментів допомагає учням та студентам засвоїти навички запису спостережень, складання звітів та інтерпретації даних в лабораторному журналі. Іще слід наголосити на тому, що комп’ютерні моделі хімічної лабораторії за певних умов можуть спонукати учнів експериментувати і отримувати задоволення від власних відкриттів [3].За способом візуалізації розрізняються лабораторії, в яких використовується двовимірна, тривимірна графіка і анімація. Крім того, віртуальні лабораторії можна поділити на дві категорії залежно від способу представлення знань у предметній області. Віртуальні лабораторії, в яких представлення знань у предметній області засновано на окремих фактах, обмежені набором заздалегідь запрограмованих експериментів. Цей підхід використовується при розробці більшості сучасних віртуальних лабораторій. В таких програмах змінити умови проведення експерименту і одержати якісь інші результати неможливо. Інший підхід дозволяє учням проводити будь-які експерименти, не обмежуючись заздалегідь підготовленим набором результатів. Це досягається за допомогою використання математичних моделей, що дозволяють визначити результат будь-якого експерименту і відповідний візуальний супровід. На жаль, подібні моделі поки що можливі тільки для обмеженого набору дослідів [3]. Переваги і недоліки вищезгаданих програмних продуктів достатньо повно були висвітлені Т. М. Деркач, яка, до речі, пропонує використовувати термін «імітаційні хімічні лабораторії» [1; 2].Суттєвою перевагою таких віртуальних лабораторій як ChemLab (виробник: Model Science Software), Croсоdile Chemistry (Crocodile Clips Ltd), Virtual Lab (The ChemCollective) є можливість активного втручання учня у хід роботи, а не пасивне спостерігання за відеофрагментом чи анімацією, що запрограмовані заздалегідь. При виконанні лабораторної роботи за допомогою вищезгаданих програм учень може повторити її безліч разів, при цьому щоразу змінюючи один чи декілька параметрів на власний вибір. В більшості випадків (якщо дії учня не суперечать логіці і можливі для виконання і у реальній лабораторії) учень отримає правильні результати, що лише підкреслить ті закономірності, виявлення яких і було метою роботи. Скажімо у лабораторній роботі «Гравіметричне визначення хлорид-йонів» («Gravimetric Analysis of Chloride») у віртуальній лабораторії ChemLab учень чи студент може замість запропонованих в інструкції 5 г речовини, що містить хлорид-йони, взяти 3, чи 6, чи 10 г її. Але в кожному випадку він отримає і відповідну масу осаду арґентум хлориду, за якою, при виконанні обчислень, прийде до одних і тих самих результатів і висновків.Подібний підхід, коли учень може проявити власну ініціативу при виконанні роботи, дуже позитивно відбивається і на навчальних досягненнях і на зацікавленості учнів. Але разом з ініціативою учні можуть також підключити і власну фантазію – спробувати виконати такі дії, які не були передбачені сценарієм проведення даної роботи (наприклад, нагріти розчин до кипіння, або навпаки охолодити його до температури замерзання) просто із цікавості, тим більше, що у ChemLab можна використовувати обладнання, застосування якого не передбачалось сценарієм виконання роботи. Результати таких незапланованих дій можуть переноситись учнями і на відповідні об’єкти та процеси реального світу, а тому до віртуальних лабораторій завжди висувалась жорстка вимога суворої відповідності віртуальних об’єктів та процесів реальним об’єктам і процесам.Тут доводиться констатувати протиріччя, яке існує в середовищі користувачів віртуальних хімічних лабораторій: методистів, розробників, вчителів, учнів тощо. Справа в тому, що немає і, мабуть, не може бути єдиної думки з приводу того, наскільки повно віртуальні процеси повинні відтворювати об’єктивну реальність. З одного боку, чим більше віртуальний світ схожий на реальний, тим нібито краще – в такому випадку навчання хімії за допомогою віртуальних комп’ютерних лабораторій виходить на якісно новий, більш високий рівень, з’являється набагато більше можливостей і форм застосування навчальних лабораторій у навчанні хімії, зникають передумови для одержання хибних висновків при їх використанні. Але, з іншого боку, врахування найменших дрібниць і максимальної кількості можливих варіантів розвитку подій неминуче призведе до значного ускладнення комп’ютерних програм, суттєвого збільшення баз даних і, як наслідок, подорожчання та подовження часу на розробку відповідних програмних продуктів, та, скоріш за все, суттєво ускладнить використання таких програм людьми без спеціальної підготовки. Не кажучи вже про те, що передбачити всі можливі варіанти дій користувача у віртуальній лабораторії просто неможливо.Інша точка зору полягає в тому, що віртуальні хімічні лабораторії в першу чергу є моделями, тобто системами, що відтворюють, імітують, відображають принципи внутрішньої організації або функціонування, певні властивості, ознаки чи характеристики об’єкта дослідження (оригіналу). Модель завжди є спрощеною версією модельованого об’єкта або явища (прототипу), що в достатній мірі повторює властивості, суттєві для цілей конкретного моделювання (опускаючи несуттєві властивості, в яких вона може відрізнятися від прототипу).Подібне визначення поняття «модель» фактично означає, що такі програми як віртуальні хімічні лабораторії, не повинні перевантажуватись «зайвими дрібницями» – несуттєвими для виконання певної роботи чи досліду зовнішніми ознаками, фактами і процесами. Окрім того, так само як викладач не залишить без догляду учнів у реальній лабораторії, так і викладач, що застосовує віртуальну лабораторію на занятті, повинен бути постійно поруч з учнями, надаючи їм відповідних порад або роз’яснюючи результати спостережень, що викликали питання або сумніви. Таким чином, можна попередити формування в учнів хибних уявлень, неправильних висновків тощо.У представників обох точок зору є свої аргументи. Наприклад, при виконанні стандартної лабораторної роботи в середовищі програми ChemLab «Фракційне розділення солей» («Fractional Crystallization»), сутність якої полягає в тому, що учневі пропонується розділити суміш солей (натрій хлориду та калій дихромату), використовуючи їх різну розчинність у воді за різних температур. Подібні процеси досить поширені як в промисловості (виробництво калійних добрив), так і в лабораторії (перекристалізація солей з метою їх очищення), хоча і в більш складному вигляді. Хід роботи включає в себе такі стадії: відбір наважок солей певної маси; їх розчинення у воді кімнатної температури; нагрівання розчину до повного розчинення калій дихромату; охолодження розчину до 0оС; відділення осаду калій дихромату; зважування калій дихромату, що випав в осад, та відповідні розрахунки.Якщо прискіпливо проаналізувати дану роботу, в ній можна знайти ряд неточностей або спрощень:1) при розчиненні калій дихромату у воді розчин залишається безбарвним;2) відсутній тепловий ефект при розчиненні обох солей;3) не враховано взаємний вплив солей на їх розчинність;4) розчин солей при охолодженні до температури замерзання не кристалізується;5) температура кипіння розчину солей дорівнює температурі кипіння ізомолярного з ним розчину будь-якого неелектроліту;6) зважування одержаного калій дихромату можна провести з високою точністю без попереднього промивання і висушування;7) відсутність допоміжного лабораторного обладнання (штативів, тримачів, шпателів, вакуум-насосу тощо) та можливість відбору наважок речовин без використання терезів.Подібні неточності можна знайти і у всіх інших лабораторних роботах програми ChemLab, але в більшості випадків ці неточності неочевидні, і, найголовніше, не відбиваються ані на одержанні результатів експерименту, ані на їх інтерпретації.Крім того, застосовуючи інструментарій майстра LabWіzard, що дозволяє користувачу створювати власні лабораторні роботи у ChemLab, певну кількість подібних невідповідностей можна заздалегідь передбачити й усунути у створених власноруч лабораторних проектах.[2; 4]Викладач, що використовує віртуальні хімічні лабораторії, обов’язково повинен наголосити на тому, що у віртуальній хімічній лабораторії присутні певні спрощення та невідповідності з об’єктивною реальністю. У групі учнів, що мають високий рівень знань і хімічного мислення, можна навіть побудувати роботу на тому, щоб знайти і обговорити подібні неточності. Наприклад, в рамках курсу «Комп’ютерне моделювання хімічних процесів», що викладається на ІІІ курсі спеціальності «Хімія» у Криворізькому педагогічному інституті, при розгляді особливостей віртуальної лабораторії ChemLab перед студентами була поставлена задача обґрунтовано довести наближений характер розрахунку температури початку кипіння розчину натрій хлориду у даній програмі (в межах лабораторної роботи «Fractional Crystallization»). Студенти на основі другого закону РауляΔtкип=kеб*b – для розчинів речовин-неелектролітів (1)Δtкип=i*kеб*b – для розчинів речовин-електролітів; (2)де kеб – ебуліоскопічна константа розчинника, b – моляльна концентрація розчиненої речовини (моль/кг), і – ізотонічний коефіцієнт, обчислювали температуру початку кипіння для розчину натрій хлориду тієї концентрації, яку вони самі створили у віртуальній хімічній лабораторії. Далі утворений віртуальний розчин нагрівали до кипіння і зазначали температуру початку кипіння. Вона збігалась із розрахованою за формулою (1), тобто без урахування ізотонічного коефіцієнту, який для розчину натрій хлориду повинен наближатись до 2. Значить реальна Δtкип розчину майже вдвічі повинна була б перевищувати Δtкип розчину у віртуальній лабораторії. Висновок зроблений студентами: в даній лабораторній роботі з метою спрощення не враховувався процес іонізації солі, оскільки для моделювання процесів розчинення солей за різних температур він особливого значення не має.Подібний недолік комп’ютерної програми може створити незручності з одного боку, але може бути перевагою з іншого: на основі розгляду подібних фактів можна в цікавій і нестандартній формі залучити групу студентів до повторення навчального матеріалу з різних розділів хімії та розв’язку розрахункових задач.Таким чином, можна зробити висновок про те, що віртуальні хімічні лабораторії є безумовно ефективним інструментом в руках вчителя або викладача хімії. Кожна з віртуальних хімічних лабораторій є моделлю, що описує реальні явища і процеси, а тому неминуче містить ряд спрощень і неточностей, як в плані графічного відображення об’єктів, так і в плані причинно-наслідкових зв’язків між діями користувача та їх результатами у віртуальному середовищі. Головною метою проведення дослідів у віртуальних комп’ютерних лабораторіях є усвідомлення самої сутності явища, що вивчається, його головних закономірностей, а недосконалість візуальних чи інших ефектів має другорядне значення. Подальший розвиток і вдосконалення віртуальних хімічних лабораторій, скоріш за все, буде відбуватись у напрямку збалансування простоти представлення моделі та максимальної її реалістичності.Враховуючи все, сказане вище, можна з упевненістю сказати, що розробка і впровадження віртуальних хімічних лабораторій залишається одним з пріоритетних напрямків у процесі вдосконалення навчання хімії у середній та вищій школі.

Предметом вивчення в статті є маркери доповненої реальності. Метою є розробка науково-прикладних основ побудови стійких маркерів доповненої реальності на основі системи моделей та методів стійкого формування, виявлення та декодування даних, що забезпечує відновлення зображення в умовах зовнішніх впливів. Завдання: аналіз переваг та недоліків існуючих маркерів доповненої реальності, формулювання основних вимог до маркера доповненої реальності, дослідження системи моделей та методів стійкого формування, виявлення та декодування даних, що забезпечує відновлення зображення в умовах зовнішніх впливів. Використовуваними методами є: методи цифрової обробки зображень, теорії ймовірності, математичної статистики, криптографії та захисту інформації, математичний апарат теорії матриць. Отримані такі результати. Визначені переваги та недоліки основних існуючих типів маркерів доповненої реальності. Сформульовано вимоги, яким повинні задовольняти маркери доповненої реальності. Запропоновано система моделей та методів стійкого формування, виявлення та декодування даних, що забезпечує відновлення зображення в умовах зовнішніх впливів. Висновки. Напрямками подальших досліджень є розробка методу формування стійкого маркеру доповненої реальності; розробка методу виявлення стійкого мозаїчного стохастичного маркеру доповненої реальності; розробка методу декодування мозаїчного стохастичного маркеру доповненої реальності; розробка методу проектування віртуальних об’єктів на площину маркеру доповненої реальності; розробка інформаційної технології використання мозаїчних стохастичних маркерів у системах доповненої реальності.

У статті розглянуто особливості використання тренажерних комплексів на основі технології віртуальної реальності, які є ефективним засобом підвищення якості професійної підготовки майбутніх прикордонників. Виявлено, що у підрозділах силових відомств країн Європейського Союзу використання симуляційного навчання на основі технології віртуальної реальності підвищує мотивацію та сприяє трансформації результатів навчання в особистий досвід, активує мозок і викликає інтерес та підтримує позитивне ставлення до навчання. Правильно сплановані вправи на навчальних тренажерах на основі віртуальної реальності розвивають критичне мислення, здатність приймати рішення, впевненість у своїх силах та навички взаємодії. Встановлено, що інтеграція інформаційно-комунікаційних технологій і тренажерних комплексів в освітній процес відомчих закладів освіти вимагає високого рівня дидактичних та педагогічних компетентностей інструкторів і викладачів. Прикордонні відомства країн Європейського Союзу наразі активно впроваджують у підготовку свого персоналу тренажерні комплекси на основі віртуальної реальності, такі як: SymSG Border Tactics польського прикордонного відомства для вдосконалення тактики охорони кордону та контролю руху у пунктах пропуску; тренажер для підготовки прикордонників до перевірки документів на першій лінії контролю розроблений агенцією Frontex, який дозволяє проводити підготовку фахівців прикордонного контрою на основі розроблених кейсів; симулятор віртуальної реальності для відпрацювання службово-оперативних завдань у реальному часі силових відомств Фінляндії, спроєктований на основі віртуальної системи бойової підготовки “Virtual Battle Space”. З’ясовано, що професійна підготовка українських прикордонників для їх ефективних дій в рамках інтегрованого управління кордонами потребує впровадження інноваційного європейського досвіду силових відомств щодо впровадження віртуальних тренажерних комплексів у підготовку персоналу прикордонного відомства, що вимагає подальшого ґрунтовного дослідження окресленого напряму.

Предметом вивчення в статті є маркери доповненої реальності. Метою є розробка методу декодування мозаїчного стохастичного маркера доповненої реальності. Завдання: аналіз основних операцій у маркерних системах доповненої реальності, аналіз основних існуючих типів AR-маркерів, розробка методу декодування мозаїчного стохастичного маркера доповненої реальності. Використовуваними методами є: методи цифрової обробки зображень, теорії ймовірності, математичної статистики, криптографії та захисту інформації, математичний апарат теорії матриць. Отримані такі результати. Визначено, що однією з основних операцій у маркерних системах доповненої реальності є декодування маркерів у відео-потоці з метою вирізнення віртуальних об'єктів з реального світу. Розроблений метод декодування мозаїчного стохастичного маркера доповненої реальності. Висновки. Вперше отримано метод декодування мозаїчного стохастичного маркера доповненої реальності, який на підставі запропонованої системи показників визначає розміри матриці бітів маркера, із трансформованого зображення бітконтейнера будує матрицю бітів маркера, визначає зсув у повній матриці бітів, на основі застосування зворотньої перестановки до повної матриці бітів реалізує фільтрацію пермутованого зображення. Напрямками подальших досліджень є розробка методу проектування віртуальних об’єктів на площину маркеру доповненої реальності; розробка інформаційної технології використання мозаїчних стохастичних маркерів у системах доповненої реальності

У статті наведено основні віхи науково-технологічної біографії Айвена Едварда Сазерленда. Показано вплив сім’ї та школи на розвиток його дослідницьких компетентностей, наведено маловідомі біографічні факти, що пояснюють еволюцію його наукових інтересів: від динамічних об’єктно-орієнтованих графічних систем через системи віртуальної реальності до асинхронної логіки.

В тезах доповіді було розроблено спеціалізоване програмне забезпечення, адаптованого до онлайн-режиму в рамках проєктування тренінгової системи на базі технології віртуальної реальності, з метою проведення динамічного тестування студентів цивільної авіації для забезпечення їх якісної професійної підготовки.

Кваліфікаційну роботу виконано на кафедрі біотехнічних систем Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя
Дипломну роботу магістра присвячено вивченню особливостей параметрів спектрального аналізу артеріальної осцилограми після впливу відеофрагментами «Дзюрчання води», «Палахкотіння полум’я» з метою оцінки вегетативного балансу. В роботі обґрунтовано використання спектральних показників артеріальної осцилограми з метою оцінки регуляторних систем ритму серця, відмічена їхня роль у якості індикатора тонусу вегетативної нервової системи. Підтверджено кореляційний зв'язок між рівнем тривожності і домінуючою активністю симпатичної ланки вегетативної нервової системи. Показано достовірну зміну параметрів спектрального аналізу артеріальної осцилограми під впливом відеофрагментів «Дзюрчання води» та «Палахкотіння полум’я». Вирізнено благоприємний вплив відеофрагментів «Дзюрчання води» в плані підвищення тонусу парасимпатичної вегетативної нервової системи і відповідно, зниження симпатичної. Даний факт запропоновано для створення психомоделюючої системи віртуальної реальності. Створено загальний алгоритм психомоделюючої системи віртуальної реальності та загальний алгоритм автоматизованого місця психотерапевта в поєднанні з психомоделюючою системою віртуальної реальності.
The master’s thesis is devoted to the study of the parameters of the spectral analysis of the arterial oscillogram after exposure to the video fragments «Water gurgling», «Flame flame» in order to assess the autonomic balance. The paper substantiates the use of spectral indicators of the arterial oscillogram in order to assess the regulatory systems of heart rhythm, noted their role as an indicator of the tone of the autonomic nervous system. The correlation between the level of anxiety and the dominant activity of the sympathetic part of the autonomic nervous system is confirmed. A significant change in the parameters of the spectral analysis of the arterial oscillogram under the influence of the video fragments «Water gurgling» and «Flame flame» is shown. The beneficial effect of the video fragments «Water gurgling» in terms of increasing the tone of the parasympathetic autonomic nervous system and, accordingly, reducing the sympathetic. This fact is proposed to create a psychomodeling system of virtual reality. The general algorithm of the psychomodeling system of virtual reality and the general algorithm of the automated place of the psychotherapist in combination with the psychomodeling system of virtual reality are created.
ЗМІСТ ВСТУП 10 СПИСОК СКОРОЧЕНЬ 14 РОЗДІЛ 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 15 1.1. Віртуальна реальність, перспектива сьогодення 15 1.2. Вплив віртуальної реальності на біооб’єкт 16 1.2.1. Аудіовізуальний вплив віртуальної реальності на біооб’єкт 16 1.2.2. Вплив віртуальної реальності на варіабельність серцевого ритму 19 1.3. Огляд відомих пристроїв на основі віртуальної реальності для заспокійливого впливу 23 1.4. Корекція патологічних психологічних станів за допомогою віртуальної реальності 31 1.5. Висновки до розділу 1 35 РОЗДІЛ 2. ОСНОВНА ЧАСТИНА 37 2.1. Методика дослідження артеріальної осцилограми 37 2.2. Методи морфологічного, часового, спектрального, кореляційного аналізу артеріальних осцилограм, зареєстрованих за допомогою електронного вимірювача тиску 41 2.3. Методика проведення експеременту 45 2.4. Висновки до розділу 2 46 РОЗДІЛ 3. НАУКОВО–ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 48 3.1. Експериментальний доказ впливу віртуальної реальності на біооб’єкт 48 3.1.1. Оцінка стану артеріальних осцилограм у спокої 48 3.1.2. Оцінка стану артеріальних осцилограм після перегляду відеофрагментів дзюрчання Води, палахкотіння Вогню 53 3.2. Інформаційні можливості створення системи віртуальної реальності і автоматизованого місця психотерапевта 56 3.3. Висновки до розділу 3 62 РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 64 4.1. Роль стресу в навчальній діяльності студента 64 4.2. Стрес на робочому місці і проблема напруженості праці 67 4.3. Висновки до розділу 4 70 ВИСНОВКИ 71 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 73 ДОДАТОК А ДОДАТОК Б ДОДАТОК В ДОДАТОК Д

Робота виконана на кафедрі автоматизації технологічних процесів і виробництв факультету прикладних інформаційних технологій та електроінженерії Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться «23» грудня 2020р. о 9.00год. на засіданні екзаменаційної комісії №22 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя.
У даній кваліфікаційній роботі запропоновано імерсивну (віртуальну) AR в рамках системи навчання персоналу правилам безпеки з використанням візуального та тактильного моделювання. Контент запропонованої технології включає візуальну, рендерингову, тактильну AR, на основі кластерного розширеного динамічного алгоритму на основі позицій фізичного моделювання виробничих процесів. Крім того, ми запропоновано систему тактильного рендерингу AR, архітектура моделі якої складається з точок взаємодії, включаючи кінестетичні точки та точки чутливі до тиску. Нарешті, на основі вищезгаданого теоретичного дослідження запропоновано інтерактивну платформу для технологічного навчання. З системою Harpy впроваджується система безпеки AR зі штучним інтелектом. Система попереджає користувача про потенційні небезпеки та нещасних випадків, тим самим запобігаючи нещасним випадкам та покращуючи безпеку на робочому місці. Записи з камер, встановлених на окулярах AR і камер відеоспостереження на заводі, надсилаються в центральну систему, яка порівнює поточну заводську ситуацію з 3D-моделями заводу і за допомогою штучного інтелекту виявляє небезпечні ситуації. Потім система передає цю інформацію на скло AR Оператора і попереджає його про потенційну загрозу його безпеці. На додаток до функцій безпеки, система також може бути використана для підвищення ефективності та навчання працівників.
This qualification work proposes immersive (virtual) AR within the system of personnel training in safety rules using visual and tactile modeling. The content of the proposed technology includes visual, rendering, tactile AR, based on a clustered advanced dynamic algorithm based on the positions of physical modeling of production processes. In addition, we have proposed the AR tactile rendering system, whose model architecture consists of points of interaction, including kinesthetic points and pressure-sensitive points. Finally, based on the above-mentioned theoretical study, an interactive platform for technological learning is proposed. The Harpy system implements an AR security system with artificial intelligence. The system warns the user of potential dangers and accidents, thus preventing accidents and improving safety in the workplace. Recordings from cameras mounted on AR glasses and CCTV cameras at the factory are sent to a central system that compares the current factory situation with 3D models of the factory and uses artificial intelligence to detect dangerous situations. The system then transmits this information to the Operator's AR glass and warns him of a potential security threat. In addition to safety features, the system can also be used to increase efficiency and train employees.
АНОТАЦІЯ 4 SUMMARY 5 ЗМІСТ 6 ВСТУП 9 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 11 1.1 Історія розвитку промислових революцій 12 1.2 Аналіз основних тенденцій, що характеризують індустрію 5.0 15 1.3 Прогнозовані результати індустрії 5.0 19 2 НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 23 Візуально-тактильне моделювання на основі доповненої реальності для систем навчання 23 2.1 Імерсивні навчальні систем для доповненої реальності (AR) 24 2.2 Методи моделювання доповненої реальності (AR) 25 2.3 Теоретична модель виведення XPBD на основі кластерів 26 3 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 41 Застосування VR/AR-технологій в машинобудуванні 41 3.1 Використання технологій VR/AR 41 3.2 Порівняння VR та AR технологій 41 3.3 Застосування VR/AR-технологій 44 3.4 Застосування VR/AR-технологій у машинобудуванні 45 4 КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 46 4.1 Опис продукту, послуг (специфікація) 46 4.2 AR-Glasses 46 4.3 Обладнання для моніторингу 47 4.3 Віртуальна 3D модель робочої зони 49 4.4 Апаратна платформа AI-програмного забезпечення 51 4.5 Використане програмне забезпечення AI 52 4.6 Графічний інтерфейс навчання для виявлення об'єктів Tensorflow 53 4.7 Опис технології віртуального навчання HARPY 62 5 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 65 5.1 Аналіз потенційних фінансових вкладень прибуток 65 5.2 Конкурентні пропозиції 67 5.3 SWOT-аналіз 67 5.4 План розвитку продукту та послуг 68 5.4.1 Опис відповідно до обраної методики 68 5.4.2 Короткий опис 69 5.4.3 Діаграма Ганта 71 5.5 Право інтелектуальної власності 72 5.6 Управління ризиками Harpy 73 5.7 Фінансовий аналіз 74 5.7.1 Аналіз прибутків і збитків 74 5.7.2 Аналіз чутливості 76 5.7.3 Загальні витрати 77 5.7.4 Прогноз продажів 77 5.7.5 Інтерпретація 78 5.8 Фінансові цілі 79 5.8.1 Збільшення початкового капіталу 79 5.8.2. Забезпечення плавного грошового потоку. 79 5.8.3 Збільшення продажів 80 5.9 Операційні та стратегічні цілі 80 5.9.1. Розробити доказ концепції 80 5.9.2 Розширення на нові сектори 81 5.9.3 Розширення в ЄС та за його межами 81 5.10 Висновок аналізу фінансових цілей проекту 82 6 БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ, ОХОРОНА ПРАЦІ 84 6.1 ОХОРОНА ПРАЦІ 84 6.1.1 Загальні положення по охороні праці 85 6.1.2 Вимоги безпеки перед початком робіт 86 6.1.3 Вимоги безпеки в аварійних ситуаціях 89 6.2 БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 91 6.2.1 Залежність розмірів осередків ураження від маси продуктів вибуху, (СДОР), їхнього тиску, метеоумов, і місцевості. 91 6.2.2 Оцінка хімічної обстановки 93 ВИСНОВОК 97 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 100

This paper describes the solution of the problem of the interactive 3D models visualization. The application for 3D models visualization which is based on the virtual reality technology for Android system has been developed.

In the process of researching the problem of training future informatics teachers to use augmented reality technologies in education, the tasks were solved: 1) a historical and technological analysis of the experience of using augmented reality tools for developing interactive teaching materials was performed; 2) the software for the design of augmented reality tools for educational purposes is characterized and the technological requirements for the optional course “Development of virtual and augmented reality software” are defined; 3) separate components of an educational and methodical complex for designing virtual and augmented reality systems for future informatics teachers have been developed. У процесі дослідження проблеми професійної підготовки майбутніх учителів інформатики до використання технологій доповненої реальності в освіті розв’язані завдання: 1) виконано історико-технологічний аналіз досвіду застосування засобів доповненої реальності для розробки інтерактивних навчальних матеріалів; 2) схарактеризовано програмне забезпечення для проектування засобів доповненої реальності навчального призначення та визначено технологічні вимоги для факультативу «Розробка програмних засобів віртуальної та доповненої реальності»; 3) розроблено окремі складові навчально-методичного комплексу із проектування систем віртуальної та доповненої реальності для майбутніх учителів інформатики.