Virtuelle Realität

1. Definition: eine, mit Hilfe von • Computern geschaffene, • künstliche,aber realistisch • wirkende Welt, mit der • Möglichkeit zur Interaktion • Beginn der Virtuellen Realität • mit Entwicklung von • Computerspielen (Space War) Virtuelle Realität

2. VR mit Ein- Ausgabegeräten Heutiger Stand • Hardware, Software und damit auch die Grafik sehr verbessert • Visuelle Ausgabegeräte • Datenarm • Force-Feedback Joystick • Andere Force-Feedback unterstützende Geräte • 3D Sound

3. VR mit Ein- Ausgabegeräten • Tracking • Endoskopie • Visuelle Ausgabegeräte • ShutterGlasses • Head-Mounted-Display (HMD) • Cave • Datenarm / Datenhandschuh • Force- und Touch-Feedback

4. VR mit Ein- Ausgabegeräten Tracking (Bewegungsverfolgung) • Dient zur Positionsbestimmung von Körperteilen Stereoskopie • Aus 2 2D-Bildern ein 3D-Bild ‘formen‘

5. VR mit Ein- Ausgabegeräten ShutterGlasses • Monitor sendet abwechselnd ein Bild fürs linke und dann eins fürs rechte Auge, während die Brille immer das nicht angesprochene Auge bedeckt. • Erfordert Synchronisation von Monitor und Brille

6. VR mit Ein- Ausgabegeräten Head-Mounted-Display • H-M-D‘s haben vor jedem Auge ein Display, auf welchem sie leicht versetzte Bilder senden Cave • Am realistischsten • Kombination aus 3-6 Projektionswänden und ShutterGlasses

7. VR mit Ein- Ausgabegeräten Datenarm • Simuliert mit Force-Feedback physikalische Kräfte • Force-Feedback wird durch Motoren realisiert Datenhandschuh • Simuliert mit Touch-Feedback den Tastsinn der Hand • Touch-Feedback wird durch pneumatische Zylinder oder kleine Nadeln realisiert

8. VR mit Ein- Ausgabegeräten • Anwendungen • Medizin • Militär • Unterricht • Architektur • Simulatoren

9. VR mit Ein- Ausgabegeräten Kurzweils Vorschlag zum Eintauchen in VR • Visuelles Ausgabegerät • haptische Schnittstelle • Kabine • Rotierende Tretmühle • Geruchssinn

10. VR mit Ein- Ausgabegeräten Und dann... • Jeder Körper simulierbar,annehmbar • (simulierte) Leute treffen  • Möglichkeiten im Web ändern sich • Orte, Situationen simulierbar

11. VR mit Neuroimplantaten Überblick • Es gibt schon heute jede Menge Implantate • Versuche mit Neuroimplantaten finden statt  • Arbeitsweise von Neuroimplantaten

12. VR mit Neuroimplantaten Beispiele für den Einsatz von Neuroimplantaten • Parkinson, Blindheit • Cursorsteuerung durch Neuroimplantat • Roboterarmsteuerung durch Neuroimplantat • Bisher nur Ausgleich, keine Verbesserungen

13. VR mit Neuroimplantaten Entwicklung laut Kurzweil • Gleiche Nutzungsmöglichkeiten, wie bei VR • Neuroimplantate übertragen simulierte Sinneseindrücke direkt ins Gehirn und raus • Direktes einklinken ins Netz • Gefühle können hervorgerufen werden

14. Überblick • The Senses Have no Future • Die Entwicklung postbiologischen Lebens • Die virtuelle Welt • Der Körper im Cyberspace

15. The Senses Have No Future • Hans Moravec: • Roboterforscher an der Carnegie-Mellon Univ., USA • Menschliche Sinne entwickelten sich in Zeiten, als der Mensch noch auf sie angewiesen war • In einer „gezähmten“ Welt werden unsere Sinne immer überflüssiger: • Man braucht sie praktisch nur noch zum vergnügen: Filme, Musik, Sport, Bungeejumping • Unser Alltag reizt unsere Sinne nicht mehr aus

16. The Senses Have No Future • Computergestützte „Sinnesorgane“ werden die natürlichen ersetzen • Computer wird direkt ans Gehirn angeschlossen • Schnellere Kommunikation wie z.B.: • schnelleres Lesen • Direkte Kommunikation ohne Umwege über die natürliche Sprache bzw. das Gehör

17. The Senses Have No Future • Computer werden schon bald so schnell sein wie das Gehirn, denn: • Heutige „Computeraugen“ sind ungefähr auf dem Stand eines Auges einer Biene oder kleiner Fische • Die Evolution benötigte dafür 700 Mio. Jahre, aber die technische Entwicklung des Computerauges nur ca. 70 Jahre • In wenigen Jahrzehnten kann man das menschliche Auge nachbilden

18. Die Entwicklung postbiologischen Lebens • Entwicklung moderner Roboter die uns immer mehr Arbeit abnehmen • Entwicklung kann man in 4 Generationen eingrenzen: • 2000-2010 Rechenkapazität 1000 MIPS (Reptil) Eigenschaften: Wahrnehmung, Manipulation und Mobilität für alle Zwecke • 2010-2020 Rechenkapazität 30.000 MIPS (Säugetier) Eigenschaft: Konditioniertes Lernen • 2020-2030 Rechenkapazität 1.000.000 MIPS (Primat) Eigenschaft: Weltmodellierung • 2030-2040 Rechenkapazität 30.000.000 MIPS (Mensch) Eigenschaft: Denken

19. Probleme • Menschen geht mehr und mehr die Arbeit aus: • Frage nach der Gesellschaftsform • Gleichberechtigung zwischen Mensch und Maschine? • Wird der Mensch versklavt oder hat er die intelligenten Roboter noch unter Kontrolle

20. Die Virtuelle Welt

21. Die virtuelle Welt • Heutige VR-Systeme noch sehr primitiv • Man sieht zwar die „Virtuelle Welt“, dies aber nur in schlechter Qualität und sehr langsam

22. Zukunft im Cyberspace • In Zukunft werden die Sensoren direkt ans Gehirn angeschlossen und erlauben so viel realisterische Darstellungen • Keine Umwege über Bilder  effizienter und schneller • Alle Sinne können angesprochen werden

23. Der Körper im Cyberspace • Menschen brauchen die Wahrnehmung eines Körpers • Versuche haben gezeigt: • Nachdem ein Mensch zwölf Stunden in einem Tank zur Sinnesdeprivation verbracht hat beginnt er zu halluzinieren • Um gesund zu bleiben, muss ein transplantierter Geist ein konsistentes sensorisches Bild erhalten, das von einem Körper oder einer Simulation stammt

24. Der Körper im Cyberspace • Hans Moravec: „Ein transplatierter menschlicher Geist wird oft ohne einen Körper existieren, aber kaum jemals ohne die Illusion, einen zu besitzen“

25. Telepräsenz und Virtuelle Realität • Der „verdrahtete Mensch“ liegt in einem Kokon und hat Kontakt zur Außenwelt durch die Verbindung mit Menschenähnlichen Robotern, durch die er die Realität erfährt • Man denkt man befindet sich in dem Roboter und an dem Ort an dem sich dieser befindet • Verzahnung von virtueller Welt und realer Welt: • „Links“ aus der virtuellen in die reale Welt

26. Gehirn in einem Tank • Immer mehr Organe werden nach und nach durch Technik ersetzt • Schließlich könnten wir unser Gehirn in einem Tank am Leben halten • Ein Computer simuliert beliebige Körper und Realitäten

27. Gehirn im Computer • Ein Gehirn in einem Tank ist immer noch von Außen beeinflussbar und das Gehirn selbst ist nicht für einen so langen Zeitraum konzipiert • Wenn die Möglichkeiten da sind wird auch das Gehirn ersetzt durch einen Computer • Es stellt sich wieder die Frage ob wir dann immer noch Mensch sind!

28. Entwicklung des menschlichen Lebens im Cyberspace • Hans Maravec: „Die Wirklichkeit ist ein Konstrukt des Bewußtseins“ • Wie werden die virtuelle Welt für real halten:

29. Leben im Cyberspace • Unsere Realität hängt nur noch davon ab, für welche wir uns entscheiden. • Durch unsere Entscheidung finden wir unseren Weg durch die Unmenge an möglichen Welten, gehen wir an gleichermaßen wirklichen Welten mit gleich wirklichen Visionen unserer selbst und anderer vorbei und entscheiden uns für die Welt, in der wir leben müssen.

30. Überlebt der Mensch im Cyberspace? • Der „Mensch“ ist zu langsam um sich im Cyberspace gegen intelligente Maschinen bzw. Programme durchzusetzen • Er braucht die Simulation einer Welt in Form von Sinneswahrnehmungen, die KI hingegen nicht • Folge: Der Mensch findet sich nicht mehr im Cyberspace zurecht, spielt also nur noch eine untergeordenete Rolle – wird verdrängt

31. Why the Future doesn‘t need us. • Bill Joy (Mitbegründer von SUN Microsystems) • Kurzweil übersieht die Gefahren der Zukunft • Wenn die Computer intelligenter sind als wir, warum sollten sie sich von uns befehligen lassen? • Nach den Regeln der Evolution würden uns die Maschinen verdrängen

32. Why the Future doesn‘t need us • Geschichte hat gezeigt, das der Mensch die neuen Technologien missbrauchen: • Atombomben • Biologische und chemische Waffen • „Nanowaffen“ bzw. Computerviren werden noch verheerendere Wirkungen haben

33. Nanotechnologie Überblick • Konstruktion auf molekularem Niveau 1nm=1/1000.000.000m • Anfang der Nanotechnologie

34. Nanotechnologie Was heute schon gemacht wird • Grundlagenforschung • Teilbereiche • Ultradünne Schichten • Laterale Nanostrukturen • Ultrapräzise Bearbeitung von Oberflächen • Vermessung und Analyse von Nanostrukturen • Nanomaterialien und molekulare Architekturen

35. Nanotechnologie Ultradünne Schichten • Vergleichsweise gut entwickelt • Aufbau und Verbindung von u.S. • Anw.: Minderung von Benetzbarkeit und Schmutzhaftung Laterale Nanostrukturen • Veränderung der Oberfläche im nm-Bereich • Anw.: Rastersondentechnik

36. Nanotechnologie Ultrapräzise bearbeitete Oberflächen • Bearbeitungsformen, mit denen Oberflächen mit makroskopischen Abmessungen extrem präzise in Form und Glattheit hergestellt werden können • Anw.: Herstellung optischer Oberflächen Vermessung und Analyse von Nanostrukturen • Analyse der elementaren Oberflächenprozesse auf atomarem Niveau • Anw.: Kampf gegen Rost

37. Nanotechnologie Nanomaterialien und molekulare Architekturen • Z.Zt. Grundlegendes Verständnis der Struktur und Wirkung von aus atomaren und molekularen aufgebauten Materialien • Später: Herstellung einer breiten Palette von Ausgangsmaterialien • Anw.: Durch gezieltes Einstellen der Feinstruktur eines Werkstoffs, leichteres und tragfähigeres Material herstellen

38. Nanotechnologie • Warum Nanotechnologie interessant für den Körperbau ist • Möglichkeiten von Gentechnologie beschränkt • Bessere Organe und Systeme herstellbar • Leben auf der Erde zeigt, dass machbar

39. Nanotechnologie Nanobots • Im Nanometerbereich gebaute, selbstreplizierende Maschinen • Möglichkeiten von Nanobots • Gefahren der Nanobots

40. Nanotechnologie Virtuelle Realität in der realen Welt • Nanobot-Schwärme • Beispiel Foglets-Nebel

41. Nanotechnologie Anwendungen von Nanotechnologie aus der Sicht Kurzweil‘s Utility Fog Nanokörper Biotechnologische Schnittstellen

42. Biotechnologische Schnittstellen • Neuralimplantate • Intelligente Protesen • Wer kann sich das leisten?

43. Neuralimplantate • Funktionsweise einer Nervenzelle

44. Synapsen • Funktionsprinzip von Synapsen

45. Neuralimplantate • Durch Nanotechnologische Nervenbahnen können Nervenleitungen beschleunigt werden • Es können beschädigte Nervenbahnen überbrückt werden z.B. bei Querschnittsgelähmten • Interface Mensch - Maschine möglich (und Maschine - Mensch natürlich auch)

46. Sinne und Neuralimplantate • Nanotechimplantat am Beispiel des „Sehstäbchens“

47. Nanokörper und Nanolebewesen • PRO • CONTRA

48. Pro Nanoleben • Möglichkeit von Leben auf andere Basis als DNS gilt als sicher. • Nanotubes • höheres Energieniveau führt zu leistungsfähigeren Organismen

49. Contra Nanoleben • Fließgleichgewicht • Komplexitätsproblem • Immunsystem

50. Utility Fog • PRO • CONTRA