Special
Vr Vrijdag

Vr Vrijdag: Kunnen we een echt holodeck bouwen?

De droom van de volmaakte illusie

Geschreven door Harry Hol op
In deze tweewekelijkse rubriek gaan we dieper in op virtual reality, de beste games, de controverses en vooral waarom het je zou moeten interesseren. In deze aflevering van Vr Vrijdag: een echt holodeck.

Virtual reality is op dit moment een optische illusie. Hoewel we met bewegingscontrollers zoals de Oculus Touch en de Vive-wands wel dingen kunnen manipuleren, is er geen sprake van echt aanraken. Dit blijkt ook uit regelmatig op YouTube verschijnende filmpjes van vr-gebruikers die proberen te steunen op virtuele tafels en vervolgens écht op hun gezicht vallen. Ook kunnen we nog niet zonder een bril of masker op ons hoofd om die virtuele werkelijkheid te zien. Wat dat betreft zijn we nog ver verwijderd van de totale illusie zoals we die verbeeld zien in het Holodeck uit Star Trek. Maar is zoiets überhaupt mogelijk? Kunnen we een driedimensionale, tastbare illusie zonder bril of speciale handschoenen in een ruimte opwekken? We gaan eens kijken wat we kunnen knutselen.

Als we het ‘technical manual’ uit Star Trek er bij pakken, leren we dat het holodeck aan boord van de Enterprise gebruikmaakt van ‘krachtvelden’ die verwant zijn aan de tractor beams, gecombineerd met replicators die ‘holodeck-materie’ maken. Ook leren we dat holodeck-materie niet kan bestaan buiten de begrenzing van de projectors.

Holodeck

Afstotelijk

Okay… nee. Nope. Geen schijn van kans. Dat is niet zomaar een Ikea-bouwpakket dat we even in elkaar zetten. Vooral omdat alles wat hier staat totale onzin is. Er is niet zoiets als een ‘tractor beam’ of een krachtveld. Tenminste, niet in de betekenis die Star Trek er aan geeft. Hoewel het mogelijk is om een magnetisch veld op te wekken, is het totaal onmogelijk om hier een tastbare muur van te maken, laat staan een complexe vorm die aan te raken is.

Het dichtste wat bij een forcefield in de buurt komt is het onderzoek van Boeing om pantservoertuigen van een plasmaschild te voorzien. Dit schild detecteert inkomend vuur, en door een zogenaamde ‘arc generator’ wordt een kunstmatige bliksemstraal opgewekt die de lucht om de tank in plasma verandert. Dit moet de impact en schade van inkomende explosies verminderen. Een behoorlijk heet en explosief apparaat dus (dat alleen nog op papier bestaat) en niets te maken heeft met de half doorzichtige energiedeuren uit Star Trek.

Boeing

Does it matter

Een ander ingrediënt in het holodeck is de gegenereerde materie. Dit is dan weer een afgeleide van ‘replicator-technologie’, wat weer een neefje is van de transporter. Hier is het idee dat je materie genereert door ze atoom voor atoom op te bouwen op basis van een vooraf opgeslagen patroon. Interessant genoeg wordt er op dit vlak wel enige vordering gemaakt door wetenschappers van het European Extreme Light Infrastructure-project. Het idee is hier dat het mogelijk is om elementaire deeltjes te creëren uit een vacuüm. Vacuüm is namelijk niet leeg, zoals je misschien vermoedt. Een vacuüm is op kwantumniveau (de schaal van elementaire deeltjes) zelfs behoorlijk druk. Er worden constant miljarden heel kleine deeltjes gecreëerd. Deze verdwijnen echter ook meteen weer, omdat elk deeltje ‘geboren’ wordt met zijn eigen antideeltje. Op het moment dat die twee elkaar raken, gaan ze op in pure energie. Bij ELI bouwen ze nu een extreem krachtige laser die ze kunnen focussen op een bepaald punt in een vacuüm. Als de energie groot genoeg is, is het mogelijk om de deeltjes bij hun ontstaan meteen weg te schieten van hun antideeltje. Het resultaat is dat het deeltje blijft bestaan.

We hebben het hier over een paar elementaire deeltjes, dus denk nou niet dat deze technologie snel een kopje Earl Grey (“hot!”) produceert. Maar het uit het niets genereren van deeltjes en wellicht materialen is in theorie mogelijk. Dit brengt ons helaas nog geen stap dichterbij onze tastbare virtuele wereld. Misschien dat we de Star Trek-hypotheses even moeten laten voor wat ze zijn en kijken naar andere mogelijkheden.

Thee

Hard licht

Een andere idee uit sciencefiction is dat van ‘hard licht-hologrammen’. Dit is precies wat je denkt: het is een projectie, maar dan tastbaar. We zien hard licht bijvoorbeeld in Red Dwarf, waar het holografische personage Arnold Rimmer in de loop van de serie een upgrade krijgt en zijn projectie inruilt voor een tastbaar, maar nog steeds geprojecteerd hard licht-lichaam. En bijvoorbeeld de lichtbruggen in de klassieke Lucasarts-adventure The Dig.

Helaas, het ziet er naar uit dat er niet zoiets kan bestaan als hard licht. Dit komt door het simpele feit dat fotonen (de elementaire deeltjes waaruit licht bestaat) geen massa hebben. Ze bestaan enkel uit energie. Je kunt net zo min licht aanraken als dat je een magnetische veldlijn kunt aanraken. Er is gewoon geen materie waar je interactie mee kunt hebben.

En dit is nog maar het begin van het probleem. Als we het ‘harde’ deel van hard licht-hologrammen weglaten, hebben we al een flinke uitdaging. Stel dat we om te beginnen een niet van echt te onderscheiden, driedimensionaal persoon in een kamer willen projecteren. Een holodeck-personage dat we niet kunnen aanraken dus. Als we een vr- of ar-bril gebruiken is dit inmiddels redelijk goed mogelijk. Maar zonder bril is dit nog zeker geen opgelost probleem. Ga maar na: hoe komt het dat onze ogen kunnen zien? Dat komt omdat fotonen tegen ons netvlies botsen. (Realiseer je dus even dat als je een ster ziet, er daadwerkelijk deeltjes van die ster jouw oog raken. Deeltjes die misschien wel duizenden jaren onderweg waren, om uiteindelijk in jouw oog terecht te komen…)

Om een projectie te kunnen zien, moeten de fotonen dus van de virtuele persoon naar onze ogen vliegen. En daar zit ‘m het probleem. We kunnen namelijk niet uit het niets fotonen op een plek laten verschijnen die naar ons toe bewegen. Het enige dat we kunnen doen is die fotonen ergens op afschieten, zodat ze terugkaatsen en ons oog raken. Zo werkt een filmscherm ook: je ziet de fotonen die vanuit de projector naar het scherm worden geschoten, daar tegenaan kaatsen en in je oog belanden.

Voor een driedimensionale projectie, waar je vrij omheen kan lopen, heb je dus eigenlijk een driedimensionaal projectiescherm nodig. Een systeem als dat van Voxon doet precies dat: het scherm is een grote glazen vissenkom waar je omheen kan lopen. Heel mooi, maar je kan dan niet ‘in’ de illusie staan. Een alternatief is dat de projectie op een gas wordt geprojecteerd, of waterdamp. En dat is ook hoe bepaalde nieuwe displaysystemen werken. In plaats van een plat scherm, gebruiken deze displays een lichte waterdamp, waar het 3D-beeld op wordt geprojecteerd. Het probleem is dat deze projecties nooit solide overkomen en daardoor niet geschikt zijn voor een holodeck-implementatie.

The Dig

Voelen

Het voorgaande geeft aan dat we voorlopig nog wel met brillen moeten hannesen om de virtuele werelden te verkennen. Maar dat wil niet zeggen dat er geen hoop is op iets beters. Nu al worden interessante vorderingen gemaakt op het gebied van tastbare hologrammen, die echter nog heel klein zijn en nog zeker niet kamervullend. Aan de universiteit van Tokio heeft professor Hiroyuki Shinoda een systeem ontwikkeld dat 3D-voorwerpen projecteert in een soort kastje, die je ook werkelijk kan aanraken en voelen. Het geheim achter deze unieke volumetrische display zit hem in een cluster projectoren die ultrasoon geluid uitzenden. Deze geluidstrillingen botsen met je hand en geven je de illusie van aanraking. Zo kun je ‘regendruppels’ voelen, of voorwerpen aantikken en ronddraaien. Het prototype uit 2011 maakte gebruik van de sensors in twee Wii-controllers om vast te stellen waar de hand van de gebruiker zich bevindt.

Deze techniek heeft natuurlijk zijn beperkingen. Want hoewel die ultrasone trillingen je wel het gevoel geven dat er iets is, is er natuurlijk nog steeds niets. Met andere woorden: een holografische tafel die met deze techniek wordt geprojecteerd zou je nog steeds niet ondersteunen wanneer je er op leunt.

Datzelfde geldt voor het pad wat door de meeste wetenschappers nu wordt verkend: haptische handschoenen en pakken. Het is nu al mogelijk om een handschoen te maken met motoren en weerstanden, die geactiveerd worden als de gebruiker een virtueel voorwerp aanraakt. Dit kan de illusie van aanraking en zelfs gewicht goed simuleren. Het probleem met deze technologie is op dit moment dat de motoren en onderdelen zo groot en onhandig zijn, dat ze niet praktisch zijn in het gebruik. Dit is echter wel op te lossen met nieuwe technologieën en materialen. Het blijft echter het nabootsen van voelen. Geavanceerde haptische handschoenen kunnen je er van overtuigen dat je een houten kerkerdeur aanraakt. Maar als je er tegen probeert te leunen, val je nog steeds op je gezicht.

Droom

Vooralsnog ziet het er dus naar uit dat we nog steeds iets op ons hoofd en aan onze handen moeten doen om virtuele werelden volledig te verkennen. En dat geeft ook niet. Zo lang die brillen en handschoenen maar comfortabel zijn, maakt het niet zo veel uit. Een ‘echt’ holodeck waar je zonder enige voorbereiding instapt om op avontuur te gaan is natuurlijk nog steeds een mooi droombeeld. En in een tijd waarin nu al de meest fantastische sciencefiction-technologie gewoon in onze huiskamers staat, moet er natuurlijk altijd iets blijven om van te dromen.

Meer Vr Vrijdag:

Dit artikel delen:

Lees meer

Tweede PUBG-map voor Xbox One krijgt releasedatum Arcadegame gebaseerd op Halo aangekondigd
2

Reacties op: Vr Vrijdag: Kunnen we een echt holodeck bouwen?

  • Om te reageren moet je ingelogd zijn. Nog geen account? Registreer je dan en praat mee!
  • XtraLinkUK

    • 18 mei 2018 12:41
    Het enige wat ik kan verzinnen is een vloer opgedeeld in blokjes waarmee je voorwerpen kunt programmeren, zoals een tafel of een stoel, wat dan omhoog komt. En die ook individueel van een kleur worden voorzien.

    Maar met licht is inderdaad gewoon niet mogelijk. Uit het niets deeltjes iets laten opbouwen is ook gewoon verre van haalbaar.

    VR is ook gewoon heel mooi, wat je ook snel verder doet dromen. Het is dan mooi als er iets uiteindelijk wel gewoon kan, zoals een smartphone of synthetisch vlees.

    Wanneer je een reactie plaatst ga je akoord
    met onze voorwaarden voor reacties.
  • incarnatus

    • 20 mei 2018 11:30
    Er zijn al handschoenen die gevoel van objecten overbrengen en die ook nog eens je vingers kunnen stoppen door een soort exoskelet. (SenseGlove)

    Als je dit verder brengt naar gevoel op hele lichaam (Zie de film: Ready Player One) en dan een volledig exoskelleton toepast die al je bewegingen kan limiteren dan kom je ook een aardig eind.

    Wanneer je een reactie plaatst ga je akoord
    met onze voorwaarden voor reacties.

 

Wanneer je een reactie plaatst ga je akoord
met onze voorwaarden voor reacties.