HoloLens Của Microsoft Sẽ Giúp NASA Khám Phá Sao Hỏa Như Thế Nào

Microsoft đã công bố hợp tác với phòng thí nghiệm Jet Propulsion Lab của NASA để đưa HoloLens và Windows Holographic vào phục vụ cho hoạt động thăm dò không gian. Thiết bị có thể làm cầu nối giữa robot, tàu thăm dò và con người trong hoạt động thám hiểm các hành tinh bằng việc tăng cường nhập vai thực tế thông qua một chương trình có tên OnSight.

OnSight được phòng thí nghiệm Ops Lab của NASA phát triển dành riêng cho HoloLens. Nó cho phép các khoa học khám phá một Sao Hỏa ảo bằng các dữ liệu thu thập từ tàu thăm dò Curiosity. Bên cạnh đó, các nhà khoa học đang ở những địa điểm khác nhau có thể tham dự từ xa cùng một phiên thăm dò từ xa, mỗi người sẽ xuất hiện trong HoloLens của người khác dưới dạng một avatar hình người.

Ops Lab có nhiệm vụ xây dựng và phát triển các hệ thống điều khiển robot và tàu vũ trụ tại phòng thí nghiệm Jet Propulsion của NASA. Ops Lab đã bắt đầu hợp tác với Microsoft kể từ khoảng 2010, bắt đầu từ dự án Natal của Microsoft Kinect. Quản lý dự án của Ops Lab - Jeff Norris cùng Alex Kipman - cha đẻ của cảm biến Kinect - đã thảo luận về cách sử dụng các công nghệ đang được phát triển bởi nhóm Kinect để điều khiển robot và tàu vũ trụ tốt hơn.

Không lâu sau đó, Kipman đã giới thiệu đến Norris phiên bản nguyên thủy của Windows Holographic và HoloLens. Tại thời điểm đó, Norris đã biết rằng đây sẽ là một tiềm năng và họ bắt đầu tìm cách sử dụng công nghệ trong hoạt động khám phá không gian. Sự hợp tác đã tạo ra OnSight - một chương trình có thể mở rộng những khả năng của nhóm các nhà khoa học đảm trách sứ mạng Curiosity.

OnSight dùng dữ liệu và hình ảnh từ tàu thăm dò Curiosity và sử dụng HoloLens để tạo ra một căn phòng mô phỏng bề mặt Sao Hỏa. Các nhà khoa học sẽ có thể bước vào và di chuyển xung quanh không gian ảo với một cảm nhận về phối cảnh cũng như sự hiện diện như thật. Công nghệ sẽ cải thiện chất lượng thăm dò từ những thứ như hình dạng và bố trí đặc điểm địa chất. HoloLens cũng nhận biết được nơi đặt chiếc máy tính của người dùng để tách riêng ra khỏi cảnh ảo, và cho phép người dùng điều khiển chuột liền mạch giữa môi trường desktop trên máy tính và bề mặt ảo.


Các nhà khoa học Curiosity sẽ tương tác với OnSight chủ yếu bằng giọng nói và cử chỉ. Mỗi nhà khoa học khi sử dụng kính HoloLens sẽ có một avatar được đồ họa theo hình người và sẽ có một đường kẻ đứt quãng phát ra từ avatar cho thấy vị trí họ đang nhìn vào, qua đó mang lại sự phối hợp dễ dàng hơn giữa những thành viên tham gia. Việc có thể sử dụng máy tính trong khi đang đeo HoloLens sẽ giúp các nhà khoa học khai thác dữ liệu thô trong MSLIC - một chương trình cung cấp dữ liệu thô từ Curiosity được tích hợp hoàn toàn với OnSight.

Nhóm nghiên cứu Ops Lab cho rằng sự hiện diện của người dùng ở môi trường – dù là thật hay ảo – là một công cụ tối quan trọng đối với hoạt động thăm dò. Norris nói: “Những gì một nhà địa chất đang làm khi họ quan sát một quang cảnh là những gì họ đang cố gắng tìm hiểu về câu chuyện mà môi trường xung quanh muốn kể cho họ. Một trong những chương của câu chuyện là hình dạng của môi trường: cách thức những hòn đá được sinh ra và bị mài mòn, tạo thành những đường thẳng hay đường cong. Các thông tin này sẽ giúp tiên đoán những gì đang và sắp xảy ra”

Norris cho biết trong năm 2014, nhóm Ops Lab đã thực hiện một nghiên cứu mà 17 nhà khoa học đã được cung cấp các hình ảnh tiêu chuẩn về quang cảnh trên sao Hỏa lấy từ thư viện MSLIC. Nhóm nghiên cứu tiến hành quan sát các hình ảnh này theo 2 cách: quan sát hình ảnh 2 chiều thông thường và quan sát hình ảnh nổi qua một chiếc kính được gắn trên đầu. Trong cả 2 trường hợp, các thành viên tham gia được yêu cầu vẽ một tấm bản đồ về hình dạng của môi trường và đánh dấu những vị trí ưa thích. Kết quả cho thấy độ chính xác về khoảng cách ước lượng tăng gấp đôi khi dùng màn hình đeo đầu đồng thời góc quan sát ước lượng cũng chính xác hơn gấp 3 lần.

Đáng ngạc nhiên hơn, Norris cho biết các nhà khoa học đã hoàn thành thí nghiệm với độ chính xác cao hơn hẳn mà không cần đến bất cứ khóa đào tạo tập huấn VR hoặc AR nào. Hầu hết các nhà khoa học tham gia thí nghiệm đều thừa nhận rằng đây là lần đầu tiên họ sử dụng một thiết bị tương tự.


Trong khi nhóm Curiosity đã làm việc rất tốt với các hình ảnh 2 chiều và 3 chiều về bề mặt hành tinh đỏ thì chương trình OnSight sẽ là bước tiến tiếp theo giúp họ phân tích dữ liệu. Nó là một giải pháp tốt hơn so với việc quan sát các mô hình 3D nhờ sự cảm nhận của cơ thể. Norris lý giải: “Khi đi lại trong một không gian trên Trái Đất, cơ thể của bạn sẽ nhận biết được đó là nơi nào và đôi mắt sẽ cung cấp cho não những hình ảnh mà bạn thấy được tại vị trí đó”. Sự tương tác giữa cảnh và người là nền tảng để xây dựng mô hình trí tuệ về môi trường và là lý do tại sao nhóm nghiên cứu Ops Lab rất vui mừng với thành quả đạt được với OnSight.

Ops Lab cũng từng phát triển giải pháp tương tác nhập vai bằng kính thực tế ảo Oculus Rift. Tuy nhiên, chiếc kính có những hạn chế nhất định đối với NASA, chẳng hạn như nó cần cắm dây để sử dụng và độ gần giữa người dùng và quang cảnh xung quanh. Còn HoloLens có thể khắc phục được các vấn đề này do đó Ops Lab đã bắt đầu tập trung phát triển OnSight dành cho HoloLens trong suốt khoảng thời gian 1 năm. Một bộ phận của nhóm phát triển do Norris lãnh đạo thậm chí đã chuyển đến Redmond để sống và làm việc với nhóm phát triển HoloLens.


Cuối cùng, mục tiêu được đặt ra là thử nghiệm khả năng hoạt động thực tế của OnSigh vào cuối năm 2015. Các nhà khoa học Curiosity đã bày tỏ sự thích thú đối với OnSight cùng HoloLens. Nhà địa chất học Fred Calef đến từ JPL cho biết, OnSight không chỉ mang lại một trải nghiệm giống như “dịch chuyển tức thời” mà còn giúp tiết kiệm thời gian. Nhà nghiên cứu Katie Stack Morgan cho biết sự cải tiến về trải nghiệm tầm nhìn sẽ giúp đưa ra các quyết định chính xác hơn cho hoạt động của tàu tự hành.


Mặc dù vậy, OnSight vẫn chưa phải là một sản phẩm hoàn chỉnh. Norris nói: “Còn rất nhiều việc phải làm, không chỉ đơn thuần là đưa một khả năng mới đi vào hoạt động”. Tuy nhiên, ông lạc quan cho rằng OnSight cùng HoloLens sẽ là một công cụ mới giúp các nhà khoa học khám phá không gian và mở ra tầm nhìn mới cho các sứ mạng sắp tới, từ Sao Hỏa cho đến các hành tinh khác trong hệ Mặt Trời.