Terobosan VR Stanford bisa berarti akhir dari headset virtual — berkat AI

Salah satu kritik terbesar terhadap AR dan VR, terutama visi Apple tentang apa yang disebutnya “komputasi spasial”, adalah jumlah kacamata yang dibutuhkan. Tidak ada keraguan bahwa kita telah mencapai titik di mana beberapa perangkat dan pengalaman XR luar biasa, namun masih ada tembok yang sangat tinggi yang harus didaki agar dapat berfungsi.

Peralatan itu berat, jelek, dan tidak nyaman, bahkan untuk anak berusia empat tahun Quest 2 tersedia seharga $200harga naik dan naik, dan $3500 Apple Visi Pro menyebabkan dompet runtuh.

Juga: Mengapa Kacamata Meta Smart Ray-Ban adalah pembelian favorit saya tahun ini

Meskipun kita sudah lama melihat potensi VR, dan kita semua berharap teknologinya akan semakin maju, kita sering percaya bahwa sejarah kemajuan teknologi memberi kita jaminan masa depan yang lebih baik. Namun sekarang, kita mulai melihat perkembangan ilmu pengetahuan nyata yang menunjukkan bagaimana hal ini dapat dilakukan.

Sebuah tim peneliti di Universitas Stanford, yang dipimpin oleh profesor teknik Gorden Wetzstein, telah mengembangkan sepasang kacamata ringan yang dapat memproyeksikan gambar digital di depan Anda, mengintegrasikannya dengan dunia nyata secara mulus. Timnya berspesialisasi dalam grafik komputer dan teknologi tampilan. Mereka telah berupaya mengintegrasikan informasi digital ke dalam persepsi visual kita tentang dunia nyata.

“Ponsel kita terlihat seperti kacamata sehari-hari dari luar, namun apa yang dilihat pemakainya melalui kacamata adalah dunia yang kaya dengan gambar 3D yang jelas,” kata Wetzstein. “Proyeksi holografik telah dianggap sebagai metode 3D yang paling sukses, namun belum pernah mencapai kesuksesan komersial yang besar… Mungkin sekarang mereka memiliki program mematikan yang telah mereka nantikan selama bertahun-tahun.”

Juga: Headset VR terbaik tahun 2024: Diuji dan ditinjau secara ahli

Jadi apa yang dilakukan tim Wetzstein yang berbeda dengan pekerjaan Apple dan Meta?

Tim Stanford berfokus pada teknologi mendasar dan kemajuan ilmiah dalam realitas real-time dan virtual. Dia melakukan penelitian untuk mengembangkan cara-cara baru untuk menciptakan sistem optik dan optik berkualitas tinggi menggunakan teknik canggih seperti pandu gelombang metasurface dan holografi bertenaga AI.

Pandu gelombang metasurface?

Mari kita bahas kedua kata tersebut. Metasurface adalah bahan sintetis yang terdiri dari partikel-partikel kecil yang tersusun rapi di suatu permukaan. Pola-pola ini lebih kecil dari panjang gelombang cahaya yang berinteraksi dengannya.

Idenya adalah bahwa struktur nano kecil ini, yang disebut pandu gelombang, memandu cahaya dengan cara yang cerdas, mengubah fase, amplitudo, dan polarisasi saat melewati material. Hal ini memungkinkan para insinyur untuk mengontrol cahaya dengan lebih baik.

Apa yang kami lihat pada Quest 3 dan Vision Pro adalah penggunaan layar komputer, namun lebih kecil agar sesuai dengan mata kami. Teknologi tampilan sangat mengesankan, tetapi format layar masih merupakan evolusi.

Metode Stanford menghasilkan ini agar komputer tidak menjalankan jendela tersebut. Sebaliknya, ia mengontrol gelombang cahaya menggunakan pandu gelombang. Sederhananya, ia menggunakan tiga metode berikut:

Mengubah kecerahan pemandangan: CPU atau GPU komputer mengontrol modulator cahaya spasial (SLM) yang mengubah cahaya masuk menjadi panjang gelombang. Ini adalah perangkat kecil yang digunakan untuk mengontrol intensitas, fase, atau arah cahaya berdasarkan piksel demi piksel. Dengan memanipulasi sifat cahaya, mereka mengarahkan dan mengontrol cahaya hanya pada tingkat nano.

Fitur yang lebih kompleks: Perangkat VR menghitung dan menciptakan bentuk kompleks, yang memungkinkan headset menentukan jalur tepat yang dilalui cahaya melalui metasurface. Hal ini, pada gilirannya, mengubah gambar yang dilihat oleh pengguna.

Perubahan sebenarnya: Komputer kemudian melakukan penyesuaian real-time terhadap pergerakan cahaya nano, berdasarkan interaksi pengguna dan perubahan lingkungan. Idenya adalah untuk memastikan bahwa informasi yang ditampilkan stabil dan akurat untuk berbagai kondisi dan tugas pemantauan.

Anda dapat melihat mengapa AI penting untuk aplikasi ini

Melakukan semua keajaiban industri ini tidak mudah. AI harus memikul banyak beban. Berikut beberapa hal yang perlu dilakukan AI untuk mewujudkan hal ini:

Buat desain grafis: Algoritme AI menggunakan kombinasi properti fisik dan visual yang tepat untuk mempelajari cara memprediksi dan mengoreksi perjalanan cahaya melalui permukaan holografik.

Optimalisasi transformasi muka gelombang: AI harus menyesuaikan fase dan amplitudo cahaya di berbagai titik untuk menciptakan efek visual. Mereka melakukan ini dengan menggunakan kontrol gelombang XR yang tepat.

Perhitungan kesulitan: Hal ini tentu saja membutuhkan banyak perhitungan. Penting untuk mensimulasikan sifat optik di dalam pandu gelombang metasurface, untuk mengatasi distorsi, interferensi, dan hamburan cahaya.

Meskipun beberapa dari tantangan ini mungkin dapat dilakukan dengan menggunakan komputasi top-down, banyak dari tantangan tersebut memerlukan keterampilan yang berada di luar jangkauan metode tradisional. AI harus ditingkatkan dengan cara-cara berikut:

Mengidentifikasi dan mengubah pola kompleks: Ciri khas kemampuan AI, khususnya di bidang pembelajaran mesin, adalah kemampuannya mengenali pola kompleks dan beradaptasi dengan data baru tanpa memerlukan perangkat lunak baru. Dengan holografi AR, teknologi ini memungkinkan AI menangani ribuan faktor yang terlibat dalam perambatan cahaya (perubahan parameter, pola interferensi, efek difraksi, dll.), lalu melakukan penyesuaian dengan cepat.

Pengoptimalan dan pengoptimalan waktu nyata: Pengendalian dinamis ini harus dilakukan secara real time, dan ketika kita berbicara tentang cahaya yang masuk ke mata, yang perlu dilakukan adalah respon segera. Keterlambatan sekecil apa pun dapat menimbulkan masalah bagi pemakainya, mulai dari rasa tidak nyaman ringan hingga mual. Namun dengan kemampuan AI untuk memproses data dalam jumlah besar dengan cepat, dan kemudian melakukan penyesuaian secara real-time, pemrosesan cahaya yang ramah manusia untuk penglihatan AR dapat dilakukan.

Pembelajaran mesin dari umpan balik: Pembelajaran mesin memungkinkan sistem XR meningkat seiring waktu, meningkatkan respons kamera dan terus memperbarui gambar holografik yang diproyeksikan, mengurangi kesalahan, dan meningkatkan kualitas gambar.

Menangani data non-linier dan hierarki: Matematika yang berkaitan dengan perilaku permukaan cahaya dan kompleks, terutama metasurface yang digunakan dalam holografi, seringkali memerlukan perhitungan berdasarkan data yang tidak diketahui dengan baik dan mengandung banyak titik data. AI dirancang untuk mengelola hal ini dengan menggunakan pembelajaran mesin untuk menangani data kompleks dan pemrosesan waktu nyata.

Menggabungkan berbagai jenis data: Sumber daya yang tersedia untuk membuat gambar yang diperlukan dalam AR holografik tidak terbatas pada bingkai X/Y yang besar. AI dapat memproses data optik, data spasial, dan informasi lingkungan, dan menggunakan semuanya untuk membuat gambar komposit.

Apa maksudnya semua ini?

Tidak diragukan lagi, salah satu hal terbesar yang menghambat popularitas XR di perangkat komputasi rumahan adalah jumlah headphone. Jika fungsionalitas seperti yang ditemukan di Quest 3 atau Vision Pro dapat ditemukan pada kacamata tradisional, potensinya akan sangat besar.

Juga: Meta Quest 2 vs Quest 3: Headset VR mana yang harus Anda beli?

Ada batasan seberapa kecil cermin saat menempatkan cermin lama. Namun dengan mengubah bentuk kaca itu sendiri, para ilmuwan telah mengembangkan perangkat yang paling banyak diterima dalam sejarah: kacamata kita.

Sayangnya, apa yang dimiliki tim Stanford kini hanyalah sebuah contoh. Teknologi harus semakin dikembangkan untuk beralih dari penelitian, ke ilmu dasar, ke laboratorium teknis, dan kemudian ke produksi. Meskipun tim Stanford tidak memperkirakan berapa lama waktu yang dibutuhkan, bisa dipastikan bahwa teknologi ini baru akan ada lima hingga sepuluh tahun lagi.

Tapi jangan biarkan hal itu mematahkan semangat Anda. Sudah 17 tahun sejak iPhone pertama dirilis dan bahkan dalam tiga atau empat tahun pertama perangkat ini, kami melihat banyak perubahan. Saya berharap kita akan melihat perubahan serupa dalam beberapa tahun ke depan di pabrik komputer luar angkasa dan peralatan XR saat ini.

Ya, masa depan ada di luar sana. Bagaimana jadinya 17 tahun ini? Mungkin tim Stanford telah memberi kita gambaran sekilas.

Anda dapat mengikuti pembaruan harian saya di media sosial. Pastikan untuk berlangganan pembaruan mingguan saya, dan ikuti saya di Twitter/X di @DavidGewirtzdi Facebook di Facebook.com/DavidGewirtz, di Instagram di Instagram.com/DavidGewirtz, dan di YouTube di YouTube.com/DavidGewirtzTV.