Люди старшего поколения помнят различные видеоигры, основанные на голограммах, которые в 80-х годах устанавливались в различных местах в виде популярных в то время полумеханических, полуэлектронных игровых автоматов. Естественно, большинство людей могло тогда предположить, что будущее будет буквально наполнено более высококачественными голографическими играми и даже фильмами. И, как можно убедиться сейчас, такое будущее еще не настало в силу целого ряда причин. Тем не менее, это будущее неотвратимо и оно рано или поздно непременно наступит благодаря усилиям исследователей и инженеров, постоянно работающих в данном направлении.
Достаточно большой шаг, который значительно приближает момент наступления "трехмерного голографического будущего", сделали исследователи из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT). Они, используя последние разработки в области искусственного интеллекта, создали систему, способную генерировать голографические изображения в режиме реального времени. Новый метод называют тензорной голографией и он настолько нетребователен к вычислительным ресурсам, что может успешно работать на смартфоне, планшете или ноутбуке.
Отметим, что технологии голограмм, генерируемых компьютером, существуют уже достаточно давно. Однако, для расчетов огромного количества физических величин при создании таких голограмм требуются вычислительные мощности достаточно серьезного суперкомпьютера. Почему это так происходит? Для создания голографических изображений требуется, чтобы каждая точка трехмерной сцены имела свою собственную глубину, поэтому практически невозможно применить алгоритмы, обрабатывающие всю сцену целиком. Каждый пиксель голограммы создается путем взаимодействия нескольких лучей света, имеющих определенную интенсивность, цвет, фазу и направление, и для расчета параметров каждого луча света используются сложные физические модели.
Если взять самый мощный из обычных потребительских компьютеров, то расчет одного статического голографического изображения может занять от нескольких секунд до нескольких минут, в зависимости от размеров и других параметров воспроизводимой сцены. Это время можно снизить, но при этом значительно пострадает качество голографического изображения, которое и так сейчас очень далеко от фотореалистичного.
Идея, реализованная исследователями из MIT, заключается в замене массы основанных на физических моделях расчетов работой искусственной нейронной сети, прошедшей через процесс предварительного специализированного обучения. Такая замена оказалась настолько эффективной, что с задачей преобразования трехмерной векторной сцены в полноценное голографическое изображение может справиться даже процессор современного смартфона в режиме реального времени.
Однако в настоящее время вычислительной мощности процессора смартфона хватает лишь на создание голографического изображения с уже приемлемой для восприятия частотой кадров. Лян Ши (Liang Shi), ведущий исследователь данного проекта, говорит о том, что их технология позволит уже через пять-десять лет сделать реальностью высококачественные голографические дисплеи. К этому времени вычислительные мощности смартфонов и компьютеров увеличатся настолько, что их с запасом будет хватать не только на генерацию голограмм, но и на остальные задачи, на расчет алгоритмов и физики, если речь идет об игре с голографическим интерфейсом, к примеру.
Помимо голографических дисплеев, по мнению исследователей, новый метод генерации трехмерных изображений может быть использован в технологиях виртуальной, дополненной реальности, трехмерной печати и т.п.
