Реальна ли разработка Матрицы?

Сложно найти человека, который не смотрел бы фильма братьев Вачевски, "Матрицы". Данная картина взбудоражила умы многих. Что же такого необычного в этом фильме? Это идея виртуальной реальности, особого мира, в котором живет вся человеческая раса. Причем смысл таков, что компьютерный мир полностью повторяет реальность и в результате, будучи его обитателем, невозможно определить, то что окружающие предметы, люди, запахи, происходящие события, погода, пение птиц, ветер – все всего лишь иллюзия, создаваемая компьютерной программой – матрицей. 
Давай те попробуем разобраться насколько реальна перспектива создания подобной "Матрицы" на самом деле? Чтобы ответить на этот вопрос, учеными был проведен анализ готовности суперкомпьютеров на предмет создания виртуальной реальности. И по утверждениям Майкла Макгьюигана из Брукхэвенской национальной лаборатории, задача по созданию искусственных миров, наравне с реальностью, не такая уже и фантастика, а скорее недалекое будущее!

В 1950 году, Алан Тьюринг, один из основателей современной компьютерной науки, предложил элементарный тест для искусственного интеллекта. Данный тест заключался в том, чтобы во время разговора двух собеседников, один из которых - машина, третий человек попытался точно определить кто из них кто.

Другим вариантом этого теста Тьюринга является графический тест Тьюринга, который отличается тем, что человек, наблюдая и взаимодействуя с виртуальным миром должен быть не в состоянии наверняка отличить его от реальности. "Под взаимодействием подразумевается возможность контролировать объект искусственного мира, например вращать его или деформировать, при этом он должен прорисовываться в режиме реального времени", - поясняет Макгьюиган.

Современные компьютеры могут создавать искусственные сцены с достаточно детализированными текстурами, способными обмануть человеческий глаз, но на создание и прорисовку таких сцен уходит слишком много времени. Возможность прохождения графического теста Тьюринга заключена в совмещении фотореализма изображения, с программным обеспечением, способным отрисовывать изображение в реальном времени - со скоростью тридцать кадров в секунду.

Чтобы определить насколько близка современная компьютерная техника к созданию виртуальной реальности, Макгьуиган решил воспользоваться самым мощным суперкомпьютером в мире - Blue Gene/L, расположенном в Брукхэвенской лаборатории в Нью-Йорке. Данная машина имеет просто фантастическую производительность в 103 терафлопс, или 103 трлн. операций с плавающей точкой в секунду, при этом суперкомпьютер работают в режиме параллельных вычислений. Для сравнения, обычный калькулятор выполняет 10 операций с плавающей точкой в секунду.

Макгьуигана интересовала способность суперкомпьютера отображать игру света на объекте, что в свою очередь является важным компонентом любого разрабатываемого виртуального мира, претендующего на достоверное отображение реальности.

Результаты экспериментов показали, что обычная программа, которой можно отследить прохождение лучей света на Blue Gene работает, примерно, в 822 раза быстрее чем, на стандартном компьютере, даже не учитывая тот факт, что программа не оптимизирована для работы в многопроцессорных системах. Такая скорость позволяет на приемлемом уровне отображать естественное освещение в реальном времени.

"Хорошая новость заключается в том, что человеческий глаз воспринимает прорисовку этих лучей, как естественную, - говорит Макгьюиган. - Я задействовал программу, которую было относительно просто использовать для работы с таким большим количеством процессоров. Другие программы, оптимизированные под данные задачи, могут работать значительно быстрее и еще более реалистично". И все-таки, даже столь быстрое приложение как Blue Gene не в силах достаточно быстро прорисовать изображения в высоком разрешении, чтобы пройти графический тест Тьюринга.

Тем не менее, ученый уверен в том, что суперкомпьютеры, способные пройти тест, появятся уже в течение нескольких лет. По его предположениям прохождение теста станет возможным, когда производительность компьютеров преодолеет предел в один петафлопс, или одна тысяча терафлопсов.

Другие исследователи считают, что прохождение графического теста Тьюринга потребует много большего, нежели просто фотореалистичная графика, двигающаяся в реальном времени. Реальность гораздо сложнее, говорит Пол Ричмонд из университета Шеффилда, Великобритания. По его словам, виртуальный объект может выглядеть как настоящий, но если он не будет двигаться в реалистичной манере, т.е. так как мы привыкли это наблюдать в нашей реальности, то с настоящим его не спутать. "Главной проблемой и задачей является создание реалистичной имитации, которая включает в себя реалистичную имитацию поведения", - говорит ученый.

Марк Грандланд из Кэмбриджского университета подчеркивает тот факт, что графический тест Тьюринга не уточняет, что должна демонстрировать сцена виртуального мира. "Если бы подразумевалось, что для прохождения теста нужно сымитировать отображающую рассеянный свет сферу на отражающей свет поверхности, то тест был бы уже давно успешно пройден, - говорит он. - Но Тьюринг тогда не мог представить, что его идеи так быстро станут реальностью".

Макгьюиган не оспаривает то, что реалистичная анимация сама по себе представляет проблему. "Моделирование чего-либо постоянно изменяющегося является достаточно сложным процессом, - подтверждает исследователь. - Вы должны убедить наблюдателя в том, что прыгнувший в виртуальном мире объект обладает весом". Тем не менее, он с оптимизмом смотрит на будущее программ и алгоритмов по работе с анимацией. По его мнению, разработка виртуальной реальности подразумевает работу с освещением и движением. С первым моментом уже разобрались - дело за движением.

Всё течет, всё меняется. Гераклит.