Világkörüli útra indul a digitális Rubik-kocka

Miután a CES-en elsöprő sikert aratott, több nemzetközi konferencián is bemutatják a budapesti a BME és a Nokia Bell Labs által közösen fejlesztett játékot.

„A valós és a virtuális világ együttes bemutatásával az 5G hálózatokban rejlő kommunikációs lehetőségeket és mérnöki kihívásokat szerettük volna szemléltetni egy kézzel fogható és emberközeli demonstrációs eszközzel, amelynek tárgyául egy igazi hungarikumot választottunk. A Rubik-kocka digitális változatának segítségével összekapcsoltuk a taktilis (tapintható) és a vizuális élményt: a felhasználó forgatja, tekeri a 3D nyomtatóval készült, számos szenzorral felszerelt egyszínű fekete vagy fehér játékot, miközben egy virtuális szemüveget viselve megjelenik előtte egy másik képi tartalom: a kezében tartott tárgy színes, virtuális mása, amelynek mozgása valós időben követi az elvégzett műveleteket” – mutatta be legújabb fejlesztésüket Kiss Domokos és Hideg Attila, a BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar (VIK) Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszékének (AUT) tanársegédei, a téma hardver- illetve szoftverfejlesztési koordinátorai, miután az a világ legnagyobb szórakoztató elektronikai konferenciáján, a Las Vegasban zajló idei CES-en (Consumer Electronics Show) óriási érdeklődés mellett bemutatkozott. A projekt a BME Felsőoktatási és Ipari Együttműködési Központ (BME FIEK) IKT (információs és kommunikációs technológiák) alprojektje keretében, a Műegyetem jelentős ipari partnere, a budapesti Nokia Bell Labs kutató- és fejlesztőközpont szakembereinek együttműködésével valósult meg.

A CES nagy látogatói létszáma miatt ez alkalommal a Rubik-kocka virtuális képét egy kivetítőn jelenítették meg, így a felhasználói élményt egyszerre több érdeklődővel osztották meg a mérnökök. A sikerélmény fokozására egy játékot segítő funkciót is beépítettek a programba: a számítógép részletes instrukciókkal látja el a játékost arról, hogy miképpen kell kirakni a kockát és mi legyen a következő lépés.

„A demonstráció sokoldalúan közvetíti az 5G technológia képességeit és felhasználási lehetőségeit. Első körben megvalósul egy tárgyi digitalizáció, amely lehetővé teszi az átjárást a fizikai és virtuális valóság között. Egy klasszikus és méltán világhírű magyar innováció, a Rubik-kocka példáján keresztül mutatjuk meg, hogyan terjeszthető ki az IoT (Internet of Things) alapú szenzorkommunikáció és a digitalizáció szinte bármilyen eszközre. Az IoT mellett megjelenik a hálózatba kapcsolt kevert valóság, mint megjelenítési technológia, ami az IoT-től jellegében is eltérő kommunikációs csatornát igényel nagyfelbontású képi tartalom közvetítéséhez. Az 5G hálózatok egyik fontos újítása, hogy egymástól alapvetően eltérő igényű adatkapcsolatokat is képes egy fizikai hálózatban, az igényekhez rugalmasan alkalmazkodva kiszolgálni. A taktilis alkalmazások szigorú látencia (késleltetési) elvárását az 5G hálózatok programozhatósága és a számítási erőforrások rugalmas elhelyezése teszi lehetővé. Mindez a felhasználók teljes mozgási (mobilitási) szabadsága mellett, a kommunikációs igények időbeli és térbeli változásait egyaránt leképezve, önszerveződő elvek mentén valósul meg. Az interaktív kevert valóság a jelenlegi technológiákkal csak helyhez kötötten kivitelezhető. Ehhez képest a demó minden kötöttségtől (hely, erőforrás, idő) független megoldást mutat be, ahol több felhasználó különböző helyszínekről tud valós időben együttműködni egy probléma (jelen esetben a bűvös kocka) megoldásán. A szoftveres és virtualizációs technológiákat alkalmazó 5G hálózat önállóan is képes arra, hogy egyes funkcióit valós időben, a felhasználók számára észrevétlenül áthelyezze az adatközpontok között, ezzel biztosítva, hogy a felhasználók és applikációik kiszolgálása mindig a lehető legelőnyösebb helyről történjen. Az új rádiós hozzáférési technológia mellett ezek a dinamikus, mesterséges intelligencia által vezérelt önszerveződő képességek teszik lehetővé az 5G hálózatok extrém rövid válaszidejét” – fogalmazott Vulkán Csaba, a Nokia Bell Labs Budapest vezetője.

A digitális Rubik-kocka hardvere és szoftvere is a BME VIK Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszékén készült, az ötletgazda Nokia Bell Labs szakmai vezetésével. A 8-10 fős műegyetemi fejlesztői csapat az elmúlt egy évben a Rubik-kocka ismert működési módjára alapozva megalkotott egy egyedi hibrid mechanikai-elektronikai rendszert, a mechanikát 3D nyomtatással helyben készítették el. A tanszéki szakemberek tervezték a kocka hardverrendszerét is: a test hat forgatható oldalát érzékelőkkel látták el, Bluetooth-t építettek be, amelynek segítségével a szerkezet bármilyen számítógéppel (notebook, Raspberry Pi vagy akár egy okostelefon) képes kommunikálni. Az oldalforgatásokat ún. inkrementális enkóder szenzorokkal észlelik, továbbá a kocka tartalmaz egy inerciális érzékelőt is, amellyel a test pontos orientációja meghatározható a háromdimenziós térben.

„A projekt számos komoly mérnöki kihívást rejtett. Olyan intelligens megoldásokat kellett kidolgoznunk, amelyek lehetővé tették, hogy az egyszínű, szenzorokkal felszerelt kockán végzett valós fizikai mozdulatok minimális, 20 milliszekundumnál kisebb késleltetéssel jelenjenek meg a kiterjesztett valóság (augmented reality, AR) virtuális terében, az emberi kéz és szem zavarmentes összehangolásáért” – idézték fel a BME VIK AUT oktatói. Beszámoltak arról is, hogy egy olyan komplex elektronikai rendszer megtervezése és kivitelezése, amely elfér a kocka belsejében, nem kis fejtörést okozott számukra. Emiatt aprólékosan össze kellett hangolniuk a mechanikát és az elektronikát, a kockatest megtervezésénél pedig ügyelniük kellett a szerkezet könnyű kezelhetőségére, továbbá a minél valóságszerűbb élmény elérésére.

A Las Vegas-i technológiai és élménybemutatón a standhoz látogató érdeklődők mérlegre tehették a tudásukat és kipróbálhatták a digitális Rubik-kockát. A játékkal egyszerre többen is játszhatnak. Ilyenkor – függetlenül attól, hogy mekkora földrajzi távolság van a felhasználók között – minden játékos ugyanazt a virtuális színes kockát látja maga előtt, miközben egy saját kockát tart a kezében. Mivel a játékot nem egyedül játsszák, a felhasználók egymásnak adják át az aktív, vezető szerepet, így egyszerre mindig csak egyvalaki változtathat a tárgy kirakási állapotán, viszont a meglépett változtatást minden játékos azonnal látja. Ráadásul a virtuális bűvös kocka minden egyes felhasználó szeme előtt úgy áll a térben, ahogyan a saját valóságos kockáját tartja, így mindenki személyre szabott nézőpontból figyelheti a játék alakulását. A paramétereket egy virtuális szerver tartja nyilván.

„A küszöbön álló 5G hálózat a kommunikációs kihívásokra és a gépek közötti zavartalan, gyors kapcsolatra jelenthet megoldást: célja, hogy a földrajzi távolság ne jelentsen akadályt a kommunikációban vagy a távolról vezérelt fizikai műveletek végrehajtásában, az adatok, információk valós időben jussanak el a feladótól a címzettig, elfogadható mértékű késleltetéssel. Az 5G megnövekedett le- és feltöltési sebességgel kecsegtet, és a várakozások szerint sokkal több eszköz lesz képes az egyidejű kommunikációra” – részletezték a közeljövőben várhatóan megvalósuló 5G hálózat ígéreteit a BME kutatói. (A jelenleg érvényes prognózisok szerint az 5G hálózat legkorábban 2020-ban lesz elérhető a felhasználók számára. A 2017-ben létrejött Magyarországi 5G Koalíció (5GK) célja, hogy hazánk azon országok közé tartozzon, amelyekben a világon elsőként valósul meg az 5G technológia bevezetése, gyakorlati alkalmazása. A társulás további célja, hogy Magyarország az 5G fejlesztések egyik európai központjává váljon és régiós vezető szerepet töltsön be az 5G-re épülő alkalmazások fejlesztésében, tesztelésében. A szervezet 7 fős elnökségének tagja Jakab László, a BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar dékánja, valamint az 5GK több munkacsoportjában tevékenykednek műegyetemi szakemberek – szerk.)

„Rendkívüli megtiszteltetés és egyben hatalmas szakmai elismerés, hogy a világ vezető technológiai újdonságokat felvonultató eseményén tárhattuk a közönség elé fejlesztésünket” – osztották meg a Las Vegas-i kiállításról hazatérve a BME VIK kutatói. A digitális Rubik-kocka a Nokia Bell Labs innovációs ötlete és szakmai vezetése nyomán vált az 5G hálózatok képességeit bemutató előadások kiemelt szereplőjévé. Az elkészült összeállítás egy kompakt, interaktív élményben ötvözi mindazokat az elemeket (digitalizálás, érintés alapú vezérlés, kiterjesztett valóság), amelyekkel a demó közönsége saját kezűleg tapasztalhatja meg az 5G által lehetővé tett felhasználói élményt. A szemléltető eszköz első alkalommal a 2018-as Kutatók Éjszakáján szerepelt. A nemzetközi szakmai közösségnek a budapesti, stuttgarti és müncheni Nokia Innovációs Napokon mutatták be. Ezt követte a Nokia és Intel együttműködésével az eddigi legjelentősebb helyszín, a CES Las Vegasban. A közeljövőben számos országban mutatkozik be road-show keretében, vagy kap állandó kiállítási helyet a Nokia irodáiban az Egyesült Államokban, Európában és Ázsiában is. Ezek között szerepel a nemzetközi hírű Brooklyn 5G Summit is, amelynek a Nokia társszervezője.

„Fontosnak tartjuk, hogy fejlesztéseinket ipari partnereink mellett a fiatalokkal is megismertessük a kar pályaorientációs eseményein” – hangsúlyozták BME VIK oktatói. A digitális Rubik-kocka a Kutatók Éjszakája program mellett a BME Nyílt Napon és a BME VIK nyitott laborok délutánja rendezvényén is szerepelt, és mindenütt nagy érdeklődéssel fogadták. „Minden lehetőséget szeretnénk megragadni, hogy bemutassuk az ifjú generációnak a műszaki, mérnöki szakmában rejlő lehetőségeket, a Műegyetemet, karunkat, ahol a diákok a jövőt formáló technológiákkal találkozhatnak, megkönnyítve a továbbtanuláshoz kapcsolódó döntésüket”.

TZS-GI
Fotó: Philip János, Hideg Attila, origo.hu, 24.hu, mobilarena.hu, markamonitor.hu
Videó: Nokia Hungary Careers Facebook-oldal