Matrix saabub juba homme ?

Neljapäevane NewScience.com avaldas äärmiselt põneva viite USA Brookhaven National Laboratory in Upton New York (BNL) aruandele virtuaalse reaalsuse modelleerimisest. Nimelt pakuvad selle teadusasutuse eksperdid, et inimsilmale reaalsusest eristamatu virtuaalne reaalsus võib tegelikkuseks saada juba lähiajal.

Nagu BNL teadlase Michael McGuigani asjakohases teadusartiklis kirjas, on teadlased viimasel ajal US Department of Energy tellimusel viinud läbi terve rea arvuti-katseid, üritamaks saavutada maksimaalselt kvaliteetne tulemus virtuaalse reaalsuse visuaalsel kujutamisel.

Virtuaalse reaalsuse omamoodi mõõdupuuks on nii USA kui ka maailma teistele asjakohastele teadusasutustele kujunenud kaasaegse arvutiteaduse isa Alan Turingu poolt 1950. aastal välja pakutud tehisintellekti taseme hindamise "Turing Test":

In 1950, Alan Turing, the father of modern computer science, proposed the ultimate test of artificial intelligence – a human judge engaging in a three-way conversation with a machine and another human should be unable to reliably distinguish man from machine.

Turing Test'i edasiarendusena on teadlased kasutusele võtnud "Graphics Turing Test'i", mille sisuks siis inimsilma abil virtuaalse reaalsuse graafilise kujutise ja tema toimimise (liikumise) reaalsusest eristatavuse testimine.

Kuigi suur hulk täna turul olevaid tarkvaralisi lahendusi suudavad algupärandile ääretult lähedaselt taasesitada keskkondasid staatiliselt, on nende kujutiste inimsilmale söödavalt "ellu äratamine" osutunud tõsiseks väljakutseks. Nimelt vajab inimsilmale häirimatult liikuv kujutis minimaalselt kaadrisagedust vähemalt 30 kaadrit sekundis. Arvestades aga üliheal graafilisel tasemel kujutise mahtu (mega)baitides, võib vaid ette kujutada, mida arvuti op.mälule tähendab sellise pildi erineval kujul taasesitamine 30 korda igas sekundis.

McGuigan otsustas selle väljakutse aga siiski vastu võtta ja kasutas modelleerimiseks ka tulevikuveebis korduvalt tutvustatud IBM Blue Gene/L superarvutit. Nimetatu andmetöötlusvõimsus ulatub siis kuskile sinna 103 teraflopi kanti sekundis. Võrdluseks, et tavalise kalkulaatori andmetöötlusvõimus on umbes 10 floppi sekundis.

Eriliselt keskendus McGuigan oma katses valguse ja objektide omavahelise suhestumise taasesitamisele. Samuti asjakohaste modelleerimise ja ray-tracing tarkvaraliste lahenduste toimimisele virtuaalsete live lahenduste loomisel.

The nice thing about this ray tracing is that the human eye can see it as natural. There are actually several types of ray-tracing software out there – I chose one that was relatively easy to port to a large number of processors. But others might be faster and even more realistic if they are used in parallel computing.

Nagu katsed näitasid, osutus ka täna teadaolevaist ühe võimsama superarvuti võimsus Turing Testi läbimiseks ebapiisavaks. Küll suutis Blue Gene/L peal jooksutatud modelleerimistarkvara ray-tracingu abil luua ülirealistliku staatilise taasesituse, kuid live esitus osutus veel vägagi vaevaliseks. McGuigani hinnangul oleks virtuaalsusesse kantud kujutise inimsilmale sujuvaks liikumiseks vajalik ca 1000 teraflopine andmetöötlusvõimsus (siis 10 korda enam, kui hetkel suurim olemasolev). Selline võimsus pole aga tänast tehnoloogia arengu kiirust arvestades mõne aasta möödudes üldse mingi müstika.

Et kinolinalt tuttava Matrixi loomine on veel nii mõnelegi teadlasele hetkel enam kui kosmoseteadus, siis on McGuigani katsete tulemused ja ülijulged järeldused juba teadusfoorumites saanud ka mitmete tuntud teaduskeskuste ekspertide kriitika osaliseks. "Virtuaalse reaalsuse modelleerimine pole nii lihtne" on läbivaks teemaks neis kõigis. BNL teadlased ei lase sellest ennast kõigutada. Ja õigustatult:

McGuigan agrees that realistic animation poses its own problems. "Modelling that fluidity is difficult," he says. "You have to make sure that when something jumps in the virtual world it appears heavy." But he remains optimistic that animation software will be up to the task. "Physical reality is about animation and lighting," he says. "We've done the lighting now – the animation will follow."

Ehk siis päris homme me enda ümber virtuaalseid maju ja autosid veel suure tõenäosusega ei näe, küll aga võime juba Eesti Vabariigi 100 sünniaastapäevaks kümne aasta pärast virtuaalse Tallinna koos reaalselt sõitva Kopli trammiga püsti panna kasvõi keset Punast Väljakut.