Недавно мы опубликовали подборку самых безумных симуляторов (где есть симулятор таракана, например!), а потом задумались над проблемой всерьез. Серьезные симуляторы — какие они?

Мы провели собственное исследование: раскопали самые нестандартные и сложные профессиональные симуляторы, разобрались, как они работают, выяснили, с чего вообще все начиналось, пообщались с людьми, причастными к разработке этих механизмов. Наш рассказ — об удивительном мире игровых систем, которые обосновались на стыке двух миров, реального и виртуального, и сблизили их настолько, что порой граница между двумя вселенными просто пропадает.

Я бы в армию пошел

Первые попытки взять компьютерные игры на государственную службу сделали военные. В 1981 году Министерство обороны США заказало компании Atari военный симулятор на основе популярной в те времена игры Battlezone , где использовалась самая передовая трехмерная векторная графика. Некоторые создатели игры оказались пацифистами и не захотели работать над военным заказом, но в итоге Atari все-таки выпустила The Bradley Trainer , симулятор стрелка БМП M2 «Бредли».

В наше время игра не потянула бы даже на аркаду. Из ландшафта — только линия горизонта, враги не стреляют в ответ, единственный способ закончить игру — расстрелять все боеприпасы или попасть в союзника. Зато тренажер более или менее точно воспроизводит элементы управления БМП и мог научить основам обращения с вооружением: использованию оптики, смене типа патронов, нацеливанию выпущенной ракеты с помощью системы лазерного целеуказания. В серию симулятор не пошел, было выпущено лишь два игровых автомата.

► Один из автоматов The Bradley Trainer отправился в армию, где его, похоже, сломали солдаты, а второй выжил и сейчас занимает почетное место в частной коллекции.

В девяностых годах студия id Software совершила революцию в трехмерной графике. Многие до сих пор ностальгически вспоминают мрачные коридоры Doom 2 , но мало кто знает, что именно Doom 2 использовали для тренировки американских морпехов. Конечно, на занятиях они не выполняли норматив по убийству демонов и не отчитывались перед сержантом за позорную смерть от банального манкубуса. Для солдат создали модификацию Marine Doom , куда добавили более реалистичное оружие, а кишащие монстрами коридоры заменили виртуальным полигоном с домиками, колючей проволокой и позициями для стрельбы.

► Первую версию знаменитой America’s Army за пару лет скачали семнадцать миллионов раз. Говорят, успех игры сильно помог ускорить внедрение симуляторов в армию США.

Начать тренировки в виртуальном пространстве Министерство обороны США заставила вовсе не любовь к высоким технологиям, а урезание бюджета. Поездки на боевой технике стоимостью в миллионы долларов и стрельба настоящими патронами обходились слишком дорого. Так что тренировки молодежи начали постепенно переносить в виртуальность, и к середине первого десятилетия XXI века армия тратила на разработку и содержание новейших виртуальных комплексов десятки миллионов долларов. Но это все равно дешевле, чем реальные учения.

Армейский хардкор

Группа спецназа накладывает на дверь взрывчатку. Звучит взрыв, дверь слетает с петель, внутрь помещения летит световая граната. Еще один взрыв, и сквозь облако дыма в помещение врывается команда спецназа. Двое сидящих за столом мужчин падают на пол и на четвереньках пытаются добраться до лежащих рядом автоматов. Через секунду все помещение наполняется гулким грохотом выстрелов.

Это не описание полицейской операции и не обезвреживание спецназом группы террористов. Это всего лишь игра. Игра с настоящими пулями, настоящей взрывчаткой, настоящими стрелками, но виртуальными жертвами. На виртуальном полигоне LVS (Laser Shot Virtual Shoot House) военной базы Форт-Брэгг проходит подготовку около 70% всех американских спецназовцев.

► Виртуальный полигон LVS совмещает в себе тир и обучающий симулятор. А еще — симулятор выбивания дверей. Их тут приходится регулярно менять.

С помощью десятков проекторов компьютер транслирует изображение на стены полигона, а сами стены выполнены из высокотехнологичного материала, который полностью исключает рикошет. После попадания пули в такую стенку дырка затягивается сама собой. Датчики отслеживают место попадания снаряда, скорость и угол вхождения, после чего компьютер просчитывает дальнейшую траекторию — и реальная пуля превращается в виртуальную и продолжает свой полет уже в киберпространстве.

Программу для полигона создает компания Laser Shot Inc. Ее директор Кевин Басс в прошлом занимался созданием игр и трудился не где-нибудь, а в Interplay. По его словам, работа над созданием виртуального боевого симулятора ничуть не отличается от разработки игры, разве что приоритеты другие. Например, солдата не слишком волнует, насколько красиво вы сделали цветок, есть ли у него тень и трава вокруг. Все, что ему нужно, — чтобы колыхание цветка на ветру подсказывало ему скорость и направление ветра. И чтобы пуля, выпущенная из снайперской винтовки, проделала такой же путь, как и в реальной жизни. Если в расчеты баллистики закрадется хотя бы малейшая ошибка, в реальном бою это может стать очень неприятным сюрпризом. Но ошибок нет, проверено реальными стрельбами.

► Военная база США на берегу Персидского залива получила симулятор патрульного катера, способный имитировать морскую качку. Для завершения курса обучения нужно проверить умения моряков в различных погодных условиях, и раньше все в буквальном смысле сидели и ждали у моря погоды, теперь же можно провести учения в любое время.

В отличие от статичных мишеней на обычном полигоне, мишени LVS обладают искусственным интеллектом: « Они хорошо ориентируются в ситуации и могут адекватно реагировать. Большинство виртуальных врагов действует согласно заранее записанным скриптам, но способно и на самостоятельные действия. Они постараются убить солдата любым доступным им способом. Безоружные первым делом пытаются подобрать свой автомат. Некоторые имеют на себе жилеты смертников, начиненные взрывчаткой », — рассказывает Кевин Басс.

Реальный «бэтлфилд»

В симуляторе LVS электронные болванчики могут дать сдачи: если солдат попал под виртуальный обстрел, особое устройство в спецкостюме легонько «стукнет» его в месте попадания. Это, конечно, не больно. Зато на гражданке создали суперсимулятор, в котором эффект попадания пули воссоздан с помощью автоматов из пейнтбола. Вот там-то боты могут наставить игроку настоящих синяков! К выходу шутера Battlefield 3 авторы популярной британской передачи The Gadget Show построили за 650 000 долларов совершенно невероятное сооружение, названное Ultimate Battlefield 3 Simulator.

► Симулятор Battlefield 3 с пейнтбольными пушками. Вооружен и очень опасен.

Пять проекторов воссоздают картинку на стенах купола диаметром девять метров и высотой четыре. Расходящиеся из центра беговые дорожки с роликами позволяют игроку идти в любом направлении, практически оставаясь на месте. Контроллер Kinect отслеживает позицию игрока, а двенадцать пейнтбольных ружей имитируют обстрел. Если вы когда-нибудь сами играли в пейнтбол, то представляете себе, что это значит: с расстояния в несколько метров попадание шарика с краской может причинить боль даже человеку в защите.

Первая попытка «поиграть по-настоящему» закончилась печально. Старавшийся пройти миссию журналист не выдержал даже одной перестрелки: система отслеживания движений оружия дала сбой, и камера уперлась в небо. Боты же просто расстреляли беззащитного человека, отомстив ему за миллиарды павших товарищей. Через несколько секунд такой экзекуции симулятор пришлось отключить, чтобы вытащить из него несколько побитого и ругающегося на чем свет стоит журналиста.

► Вот такие очереди выстраиваются к надувному павильону Virtual Army Experience.

Если LVS создан для тренировки морпехов, то симулятор VAE (Virtual Army Experience) выполняет чуть менее серьезную задачу: с его помощью американское правительство завлекает молодежь на военную службу. Им занимается Zombie Studios , создавшая множество военных шутеров (последний из них — Blacklight: Retribution ). Передвижной караван с оборудованием колесит по всей стране, разворачивая то тут, то там свой надувной павильон площадью почти в две тысячи квадратных метров. И каждый раз к нему выстраиваются огромные очереди. Пусть здесь нельзя пострелять реальными патронами, зато в ассортименте VAE имеются шесть тренажеров на базе настоящих армейских джипов «Хамви» (его гражданский вариант известен как «Хаммер») и две полноразмерные копии вертолета UH-60 Black Hawk. Инструктаж от реальных солдат готовит участников к их виртуальному приключению, а специальные агитационные ролики рассказывают о военной службе и славной истории армии США.

► Гвоздь программы Virtual Army Experience — увлекательная поездка на джипах по очень враждебной территории.

Миссия по обороне конвоя длится всего несколько минут — павильон пропускает за час до 230 человек, так что позволять посетителям рассиживаться никак нельзя. Все оружие — точные копии настоящего, а специальный пневматический механизм имитирует отдачу от выстрелов. Еще одно устройство точно воспроизводит тряску от езды и взрывов. С таким сопровождением даже не самая выдающаяся графика из America’s Army производит совершенно неизгладимое впечатление.

Аттракцион доступен бесплатно, но, разумеется, есть подвох. Желающих покататься на джипе или вертолете регистрируют, и каждый юноша подходящего возраста (а пускают туда с тринадцати лет) попадает в поле зрения армейских вербовщиков.

Играем в доктора

Медики и военные во многом похожи: представители обеих профессий имеют дело с жизнями людей, а цена их ошибки порой бывает очень велика. Каждые шесть-восемь лет количество знаний по медицине удваивается, и врачам приходится учиться постоянно, несмотря на почтенный возраст и десятилетия практики. Поэтому медики радовались не меньше военных, когда и для них начали выпускать виртуальные тренажеры.

► Симулятор лапароскопа, одного из главных инструментов в малоинвазивной хирургии.

Первые медицинские симуляторы появились еще в шестидесятых. Например, электромеханический манекен Харви выпущен в 1968 году. С виду он похож на те, что мы видим в магазинах одежды, но на деле это был серьезный кардиопульмональный симулятор, который мог имитировать 27 заболеваний сердца. Современные же роботы-симуляторы могут имитировать такой список заболеваний, что его можно издавать отдельной книжкой: их зрачки реагируют на свет, они могут кашлять, потеть, рот и нос наполняются слюной и слизью, робот вполне может обмочиться и истечь кровью, ему нужно измерять давление, считать пульс, прослушивать стетоскопом, мерить температуру и многое другое. Колотая рана грудной клетки? Без проблем. Разрыв селезенки? Инфаркт? Будет все, что закажете. Медицинские манекены могут даже говорить и издавать разные звуки, которые помогают врачам при диагностике. К сожалению, широкому распространению мешает цена… Самые простые из таких аппаратов стоят десятки тысяч долларов, а стоимость дорогих моделей переваливает за четверть миллиона.

► Познакомьтесь с Харви, одним из первых роботов-манекенов для симуляции болезней.

Но есть вещи существенно дешевле: программные симуляторы. Для их запуска достаточно компьютера — конечно, не так наглядно, как с истекающим кровью манекеном, зато и возможностей больше. Один из ярких примеров — программа Interactive Trauma Trainer , сделанная по заказу британских военных медиков. Это одновременно и тест, и шпаргалка, и наглядное пособие: например, как спасти жизнь человеку, получившему рваную рану шеи? Щелкая мышкой, пользователь может провести целую виртуальную операцию, причем даже не знакомый с медициной человек получит общее представление о необходимых действиях и информацию о возможных осложнениях.

► На манекенах военные учатся спасать раненных в бою товарищей.

Симуляторы очень помогают внедрению революционных технологий. В девяностых годах получила широкое распространение малоинвазивная хирургия, при которой операция ведется тончайшими инструментами, вводящимися внутрь через маленькие проколы в коже. Контроль ведется с помощью экранов, по завершении операции даже зашивать ничего не нужно. Проблема одна: человек и его органы трехмерные, а изображение на экране двумерное. Как бы чего лишнего не отрезать! На помощь приходят аппараты типа MIST VR — в качестве «джойстика» здесь два макета инструментов для проведения операции. Только копаемся мы ими не в живых людях, а в виртуальном пространстве, учась ориентироваться по мониторам среди внутренних органов.

► Веяние моды: тренажеры для профессионалов пробираются на планшеты, начиная при этом походить на казуальные аркады. Симулятор пациента ArchieMD Trauma Training предлагает варианты готовых ответов, а некоторые вопросы настолько просты, что на них ответит любой.

Не стоит забывать, что медицина лечит не только тело, но и душу. В настоящее время будущие психологи и психиатры тренируют свои навыки друг на друге, устраивая профессиональные ролевые игры, а также проходя практику в больницах. Возможно, скоро ситуация изменится: в этом году на сто двадцатом ежегодном съезде Американской психологической ассоциации психолог Альберт Риццо представил две программы — виртуального 16-летнего мальчика Джастина с расстройством поведения и 15-летнюю кибердевочку Юстину, жертву сексуального насилия. Оказалось, что построить симулятор одного душевного расстройства гораздо сложнее, чем симулятор сотни телесных болезней.

► Серьезные игры делают не только для взрослых. Например, яркий и забавный симулятор больницы Ludomedic предназначен для того, чтобы избавить детей от страха перед докторами.

Разработчики снабдили программу системой распознавания речи и искусственным интеллектом — врач просто сидит перед экраном с микрофоном, задает вопросы и получает исчерпывающие ответы. Общение с таким симулятором впечатляет не меньше, чем виртуальный мальчик Майло, которого Питер Молинье демонстрировал во время презентации Kinect. И там, и там человек спокойно общается с компьютером, словно с реальным собеседником. И дело движется: исследования профессора Риццо спонсирует Министерство обороны США, которое хочет использовать подобные технологии для обучения военных медиков.

Венера Медицинская

Пожалуй, самый необычный робот-манекен — это симулятор родов. И хотя студенты медицинских вузов к таким штукам давно привыкли и, если сейчас читают эти строки, недоумевают — что же тут странного, — для простых людей симулятор выглядит устрашающе. У некоторых манекенов отсутствуют руки, ноги и голова. Все равно ничего из этого при родах не понадобится. Зато все, что нужно, смоделировано подробно.

Когда робота включают и «ребенок» начинает вылезать наружу — зрелище выходит не для слабонервных. На пластиковых младенцах акушерки отрабатывают разные приемы принятия сложных родов. Например, вы знали, что младенца можно вытаскивать с помощью вакуумной присоски? Это что-то вроде пылесоса с насадкой в виде вантуза. Такую штуку вводят внутрь, приставляют к голове младенца, она присасывается, и готово — можно тянуть. Только очень осторожно и по правильной траектории. Вместо присоски иногда используют специальные щипцы, но это устаревший метод, при котором возрастает риск поранить мать или ребенка.

Летать охота

В 2012 году будущие пилоты начали осваивать новейшие компьютерные симуляторы российского производства, выпущенные в Санкт-Петербурге, стоимостью от 30 до 60 миллионов рублей каждый. Дорого? Это еще не самые дорогие модели. На настоящих самолетах летать тоже не дешево, тот же старичок Aн-2 запросто выжирает каждый час по 120 литров авиационного бензина, а это без малого десять тысяч рублей. При этом на Aн-2 нельзя научиться управлять «Боингом» и получить опыт работы в нештатных условиях.

► В отличие от виртуальных самолетов, настоящая техника со временем становится ненадежной. В 2011 году в Сасовском училище у одного из Як-18Т просто отказал двигатель. Инструктор и курсант погибли.

Разработкой таких передовых устройств занимается петербуржская компания « Транзас ». Именно тут создали первый российский летный тренажер с подвижной кабиной высшего уровня D. Самые простые тренажеры уровня А могут двигать кабину лишь в трех направлениях — наклонять вверх-вниз, вбок и влево-вправо. Уровень B требует более точной системы симуляции полета. Уровень C может двигать кабину по шести направлениям, имитируя ускорение, провалы в воздушные ямы. На высшем уровне D виртуальность становится почти не отличимой от реальности. Внутри тренажер полностью имитирует кабину самолета (в данном случае — Ан-148), а поверх натянута оболочка, на внутренние стенки которой с помощью проекторов проецируется изображение. Вся конструкция помещена на мощные электропневматические поршни, обеспечивающие подвижность. С помощью аэрофотосъемки программисты воссоздают довольно точную виртуальную копию любого района, чтобы пилоты учились ориентироваться на местности.

► Симулятор аэробуса Ан-148, первый российский тренажер класса D.

Все это не простая прихоть и лишняя трата денег. Важна каждая мелочь. В 2001 году в США произошло крушение аэробуса A300, унесшее жизни двухсот шестидесяти пяти человек. Сначала подозревали теракт, но потом выяснилось, что у самолета отвалился хвост. И отвалился по вине пилота, который на старом симуляторе привык активно пользоваться рулем направления для восстановления устойчивости самолета в зоне турбулентности. Виртуальный самолет выдерживал такое бесцеремонное обращение, а настоящий — нет. Современный тренажер класса D настолько точно моделирует реальный самолет или вертолет, что если профессиональный пилот прошел на нем переобучение на новый тип воздушного судна, то ему позволяют пропустить этап предварительных полетов и сразу выпускают в коммерческий рейс.

В «Транзас» производят также морские симуляторы, известные далеко за пределами России. Если самолетом или вертолетом управляет всего несколько человек, то на судне количество персонала исчисляется десятками. Поэтому одним тренажером не обойтись. Приходится разрабатывать отдельные системы почти для каждого рабочего места во всех его вариантах. Один список мог бы занять целую статью: тренажер капитана маломерного судна, тренажер плавания в ледовых условиях, тренажеры судовой электростанции, машинного отделения и даже уникальный, не имеющий аналогов за рубежом, симулятор холодильника.

► Капитан виртуального буксира заходит в порт.

Чтобы окончательно убедиться, насколько реалистичны такие симуляторы, нужно взглянуть на тренажер управления флотом. Выглядит он неказисто — как обычный компьютерный класс. Учащиеся могут взять на себя разные роли, от диспетчера шлюза и до управляющего целым портом. Пока система действует сама по себе, это всего лишь симулятор, точный на 99%. Чтобы преодолеть оставшийся процент, достаточно подключить систему мониторинга судов, после чего тренажер можно использовать для управления настоящими флотами! Составление расписания, плана перевозок, реагирование на чрезвычайные ситуации — все это заложено в программу и может быть использовано как в компьютерном классе, так и в реальной жизни.

Бизнес есть бизнес

Как продать машину? Что будет, если нахамить клиенту? Как найти к нему верный подход? На все эти вопросы ответит фирменная программа, созданная французским автогигантом Renault. Это симулятор несговорчивого покупателя, на котором прошли обучение порядка 20 000 сотрудников компании, в понятной интерактивной форме постигая премудрости заключения деловых сделок. Программа учит тому, как нужно работать в команде с коллегами, фирменным приемам менеджеров, психологии, навыкам общения и многому другому. Пусть здесь не идет речи о жизни людей, но деньги — дело серьезное, так что прежде чем приступать к работе с живыми клиентами, стоит лишний раз потренироваться.

► Симулятор капитанского мостика от компании «Транзас».

Вообще, в деловую сферу игры начали проникать довольно давно. Сейчас уже мало кто помнит космический шутер The Colony , вышедший в 1988 году на Apple Macintosh. Цветная трехмерная графика, причем достаточно детализированные помещения (столы, стулья, телевизоры, даже горшки с цветами!) рендерились в реальном времени, что по тем временам было просто поразительно. Джеймс Кэмерон сразу уцепился за такую возможность и заказал для съемок фильма « Бездна » модифицированную версию, которую использовали в качестве виртуальной камеры для планировки и тестирования снимаемых сцен.

А следующий проект кто-то и вовсе может принять за игру своей мечты. Это деловой симулятор Sharkworld , имитирующий работу директора аквариума для акул, а по совместительству — плавательного бассейна. Не бойтесь, акулы и посетители будут плавать по отдельности, да это и не важно, ведь задачи у нас совсем другие. Нужно присматривать за стройкой, рассчитывать риски, вести переговоры, собирать команду. И можете быть уверены — спокойной ваша работа не будет. Разработчики добавили в игру чуть ли не детективный сюжет, начинающийся с таинственного исчезновения прежнего руководства проекта, так что готовьтесь ко всем неприятностям, какие только могут быть!

► Для пущего реализма в симуляторе менеджера Sharkworld приходится общаться с реальными людьми — боссом, рабочими и даже одним сумасшедшим профессором.

Если обычные игры награждают успешных игроков достижениями, то серьезным играм и призы положены серьезные. Одна из крупнейших голландских юридических компаний, Houthoff Buruma , выпустила симулятор поглощения корпораций. По сюжету китайское министерство решило вложить огромные деньги в один энергетический проект. Но для его осуществления требуются шесть уникальных устройств и технологии, которые находятся в руках голландской компании, да не простой, а с вековыми традициями — семейный бизнес, причем очень успешный. За 90 минут игроку надо убедить достаточное количество акционеров продать вам контрольный пакет акций, а затем подготовить «письмо о намерениях», да так, чтобы бывшие владельцы не наняли киллеров, выражая тем самым свое недовольство. Выиграть в этой игре трудно. Зато приз достойный. Выпускник юридического колледжа, показавший свое мастерство в области поглощения компаний, получает должность в фирме и может рассчитывать на хорошую карьеру.

* * *

Серьезные симуляторы постепенно перестают быть уделом профессионалов и все глубже проникают в нашу повседневную жизнь. Порой мы этого даже не замечаем. Например, купивший зеркалку новичок-фотограф, вместо чтения многостраничных талмудов, может просто запустить программу CameraSim — виртуальный симулятор фотокамеры, наглядно демонстрирующий влияние на качество снимка настроек фокуса, диафрагмы, выдержки и других параметров.

Желающие поиграть на виртуальной бирже Forex, прежде чем тратить реальные деньги, могут потренироваться на симуляторе биржи Forex Tester. Возможность сделать что-то самостоятельно, пусть и понарошку, автоматически ставит симуляторы выше всех остальных способов обучения. И это не новость. Ведь еще две с половиной тысячи лет назад Конфуций говорил: «Скажи мне, и я забуду. Покажи мне, и я запомню. Дай мне сделать — и я пойму».