Okostelefonos arcszűrőktől bútorboltok, például az IKEA kínálatáig, az építőipartól és a kereskedelemtől a játékokig és az oktatásig: a virtuális valóság (Virtual Reality, VR) testvértechnológiája, a kiterjesztett valóság (Augmented Reality, AR) a hétköznapok egyre több területén van jelen.

Lényege, hogy számítógép által létrehozott elemekkel, funkciókkal gazdagítja való világunkat, rétegezi rá azokat. Igazából 2016-ban, a Pokémon Góval ismertük meg, amikor emberek milliói keresgéltek, és kaptak el pokémonokat utcán, otthon vagy éppen a természet lágy ölén.

Amerikai hadseregtől európai osztálytermekig – honnan indult és mire jó ma a kiterjesztett valóság?

Az AR és a VR közötti legfőbb különbség a valósággal folytatott interakció módja, leegyszerűsítve: az AR hozzáad valamit a valósághoz, a VR helyettesíti azt. Az AR-ben a digitális funkciók rávetülnek a való világra, részét képezik, kiegészítik azt, míg a VR-ben teljesen elmerülünk a virtuális környezetben, és elszakadunk a környező fizikai valóságtól. Mindkét technológia izgalmas és hasznos, viszont jócskán különböznek egymástól.

Az AR-hez kamerával felszerelt eszköz kell, ami lehet okostelefon, tablet, AR/VR headset (fejpánt). A kamerával felvesszük a környezetünket, gépilátás-program azonosítja a tárgyakat, majd olyan bonyolult technológiák, mint a földrajzi helymeghatározás egyidejű lokalizációjával és mélységkövetésével a szoftver valódi világunkat tükröző 3D világot épít fel, azaz készülékünk 3D képet mutat arról a térről, ahol épp tartózkodunk.

Ez a 3D világ bővül a valósággal interakciókat folytató kiterjesztett, virtuális elemekkel, például pluszinformációkkal, hogy milyen éttermek, boltok találhatók a közelben. 

A „kiterjesztett valóság” kifejezést Tom Caudell Boeing-kutató használta először még 1990-ben. Gyári munkásoknak igyekezett segíteni, és egy fejre rakható kijelzőt javasolt, amelyen újrafelhasználható táblákon síkok összetett diagramjai jelentek meg. A technológiával a meglévő drága diagramokat akarta helyettesíteni, amelyeket folyamatosan újra kellett rajzolni.

Néhány évvel később Louis B. Rosenberg amerikai mérnök az amerikai hadsereg számára fejlesztette ki az első működő AR-rendszert, a katonák kiképzésében segítő, megtévesztő nevű „Virtuális Berendezési Tárgyakat.”

Az AR az 1990-es évek végén, sportközvetítéseknek köszönhetően vált először fősodorrá. Műsorszolgáltatók televíziós közvetítés követését igyekeztek könnyebbé tenni vele: világító jéghoki-korongoktól a kosárlabda-pálya vonalainak élénksárgával történő kiemeléséig, a néző a valóságot kiegészítő digitális elemek miatt jobban átélte az adott meccset.

A következő fontos előrelépés 2000-ben történt: Hirokazu Kato japán kutató AREszközTár nyílt forráskódú szoftvercsomagja lehetővé tette, hogy pontos videokövetéssel fejlesztők virtuális grafikákat helyezzenek a valóságra.

A technikát ma is használják, az AR pedig szintet lépett a 2000-es években: mobiltelefonokra írt játékoktól (AR Tennis) a nyomtatott médiáig (!), egyre több területen álltak elő újíró ötletekkel. Az átlagfogyasztó azonban csak a 2010-es években, a Google Glass szemüveg és a Microsoft HoloLens fejpánt jóvoltából ismerkedhetett meg az egyébként okostelefonokon is működő technológiával.

A nagy áttörést a Pokémon Go jelentette. 

Ezek a megoldások alapozták meg az oktatásban diákok milliói által használt alkalmazásokat. Tanárok a kiterjesztett valósággal megváltoztatják az órát, mert a technológia lehetővé teszi, hogy a tanulók interakciókat folytassanak a tananyaggal. Az AR növeli a részvételt, az ismeretek jobban az agyakba vésődnek, és az eredmények is jobbak.

A diákokat sokkal inkább megragadja például a jura-kor, ha közelről nézhetnek dinoszauruszokat, vagy az anatómia, ha belülről látják a szív működését.

Előnyök és kihívások

Az infokommunikációs technológiák elterjedésével a hagyományos oktatási módszerek egyre inkább a múlt relikviáinak számítanak. A folyamatos újítások hatásaként minden digitalizálódik, és az oktatástechnológiai ipar, az EdTech 17,9 százalékos évi növekedéssel számolva, 2027-re 680 milliárd dolláros ágazattá – és óriási üzletté – válik. E technológiák  egyik legfontosabbja az AR.

Számos előnye van.

Több célt szolgálhat az oktatásban: a tanulók könnyebben megszerzik, feldolgozzák és kezelik az információt. Jobban emlékeznek rá: a tanulási folyamat vonzóbb, szórakoztatóbb. Nem korlátozódik egyetlen korosztályra, tanulmányi szintre, óvodáktól szakmai gyakorlatokig, az elektronikus tanulásig (e-learning) bárki, bármilyen oktatási intézményben (és persze munkában is), bármilyen tantárgyhoz és témakörben használhatja.

Képes helyettesíteni a hagyományosan papíralapú tankönyveket, fizikai modelleket, posztereket és nyomtatott kézikönyveket. Mivel hordozható és olcsóbb, mobilabbá, hozzáférhetőbbé teszi az oktatást. A VR-rel ellentétben nem kell hozzá költséges hardver, és a tizenévesek zömének egyébként is van már okostelefonja, így lényegében azonnal használható.

Az AR-t alkalmazó, interaktív és játékosított tanulás pozitív hatással van a diákokra: növeli a részvételt, jobban átélik az izgalmas formában tálalt tananyagot, mintha csak koros tankönyveket olvasnának. Változatosabbá teszi, felrázza a korábban unalmas órákat. AR-es interakció közben az összes diák ugyanabban az időben ugyanazzal foglalkozik, így pedig javul a csapatmunka, a technológia erősíti az együttműködési készséget.

A vizualizációval és a témába merüléssel segít a tananyag gyorsabb megtanulásában, jobb jegyek elérésében. A diákok nem száraz elméleteket olvasnak, hanem a saját szemükkel látnak gyakorlati példákat.

Az évtizedek óta tartó képkorszakkal mindannyian megtanultuk, hogy egy kép többet mond, mint akár ezer szó, és minél fiatalabb az érintett korosztály, annál inkább érvényes az állítás.

Iskolák mellett a szakmai képzésben szintén előnyös az AR használata, biztonságosabbá és hatékonyabbá teszi azokat. Helyszíni körülmények jól és a fizikai környezet kockázatai nélkül újrateremthetők vele, segít a szükséges gyakorlati készségek elsajátításában.

A többi új technológiához hasonlóan előnyei mellett azonban a kiterjesztett valósággal kapcsolatban is merülnek fel kihívások, megoldandó problémák.

Az egyik legégetőbb, hogy a tanárok zöme nem rendelkezik megfelelő technológiai ismeretekkel, ezért komoly gondokkal szembesülnek, ha a gyakorlatban kell új eszközökkel szemléltetniük elméleteket. AR appok használatára egyelőre csak a legnyitottabb oktatók és az újításokat felkaroló intézmények készek. 

Ám ha lassan is, de szerencsére változik a helyzet, például a Széchenyi Egyetemen a 2022/23-as tanévtől a nappali és levelező tagozatos tanítószakos hallgatók egyaránt megismerhetik az AR használatát az oktatásban. AR-taneszközök Magyarországon is vásárolhatók. 

Elterjedtségük ellenére sok diák még nem rendelkezik okostelefonnal, azaz a technológia hardverfüggősége hátráltathatja az elterjedését.

Szintén hardverprobléma, hogy az AR-appok nem egyformán jelennek meg az összes platformon és eszközön. A gond pedig csak részben kezelhető, de egy ideig biztos megoldhatatlan marad, mert a sokféle készülékkel lehetetlen elérni ugyanazt a minőséget.

A dinoszauruszok és az emberi test közeli megismerése

Az AR, a VR és a kevert valóság (Mixed Reality, MR), az átfogó kibővített valóság (Extended Reality, ER) koncepció részeként a környezetet nemcsak mozgóképes elemekkel, hanem szöveggel, hanggal és multimédiás megoldásokkal is kiegészítheti, és digitális tartalomrétegekkel gazdagítva növelheti az élményt.

Kiterjesztettvalóság-tartalmakat létrehozó szoftvereket sokáig főként AR-hardvergyártók fejlesztettek, és általában a hardvercsomaggal együtt értékesítették azokat. Az utóbbi években azonban gyorsan elterjedtek az okostelefonra írt, hardvervásárlási-kötelezettség nélkül használható tartalmak, lehetővé téve a széleskörű oktatási alkalmazásokat.

A Dinosaur 4D+ appal például „villámkártyákkal” (flashcards), a kártya leszkennelésével biztosítja a felhasználónak, hogy lássa az őshüllőket. A diákok tevékenységek végzése, például fűevés közben figyelhetik meg őket, elforgathatják az állatokat, rájuk közelíthetnek... Az alkalmazás rengeteg hasznos információt szolgáltat az őslényekről.

Az Element 4D a kémiatanulást teszi izgalmassá. A felhasználó atomokkal, vegyi elemekkel, két anyag közötti reakciókkal ismerkedhet, a nevüket pedig úgy tudja meg, ha két papírkockát tesz a speciális elemcsoportra. Más alkalmazásokkal bonyolult vegyületek, például oxidok és savak működése érthető meg jobban, sőt, ha a diák úgy akarja, módosíthat molekulaszerkezeteken, vagy akár új anyagokat hozhat létre.

Az Emberi Anatómia Atlasz 2023 3D szimulációi a férfi és a női testről szolgáltatnak infókat, többek között az izomműködést figyelhetik közvetlen közelről. A Holo Human együttműködési környezetet biztosít anatómiai modellek felfedezéséhez; 360 fokos és belső nézetekkel is. Tanárok óraterveket készíthetnek az alkalmazás segítségével. 

A felsőoktatásban, orvostan-hallgatók körében különösen népszerűek a kiterjesztettvalóság-alkalmazások, például sebészi beavatkozásra készülve a sikeres műtét esélyét növeli, ha a résztvevők appokat, esetleg személyes 3D szkeneket használnak előtte.

Időutazások kiterjesztett valósággal 

A GeoGebra Augmented Reality a számtantól és a mértantól a statisztikáig, bonyolultabb számításokig, a természettudományos, a technológiai, a mérnöki és a matematikai (STEM) tanulmányokat hivatott kiterjesztettvalóság-funkciókkal támogatni. A diákok mértani alakzatokat, 3D szerkezeteket fedeznek fel, és kritikus gondolkodásukat is pallérozzák az app használata közben.

A matematikaoktatásban egyes appok lehetővé teszik problémák leszkennelését, majd virtuális séta során, lépésről lépésre történő számításokkal jutunk el a megoldásig, miközben animációk peregnek. Más alkalmazásokkal interaktív 3D modellek közvetítésével ismerkedhetünk alapfogalmakkal, például virtuális kockát forgatva mélyedhetünk el a geometriában. 

Az Expedíciókkal több területen (tudomány-technológia, művészetek, földrajz, természettörténet, történelem) kirándulhatnak a tanárok és a diákok, hozhatnak létre interaktív környezeteket. 

Más appokkal 3D objektumok, például hegyek, bolygók vagy a DNS jeleníthetők és ismerhetők meg, vagy a történelemben és sok más tantárgyban kalandozhatnak az érdeklődők. Amerikai egyetemisták például AR appal, az USA-ban élt japánok internálótáborából, drónok által felvett képeket is használva ismerhetik meg a második világháború főbb eseményeit.

Általános és középiskolákban egyre gyakoribb a történelem és a kultúra csúcstechnológiás segítséggel kivitelezett „helyszíni” megismerése virtuális időutazás formájában. 

Az AR-alkalmazások a kódolás elsajátításában szintén segítenek: a diákok appokkal tanulhatnak meg például videojátékokat programozni, de kitalálhatnak iskolai kiterjesztettvalóság-projekteket is. 

A példák egyértelművé teszik, hogy az AR és a többi fejlett technológia együttes használata fokozatosan, de gyökeresen átalakítja az oktatás egészét. 

Fotók: Pixabay és Shutterstock