Oculus-Forschungschef: Diese Technologien nutzen wir in der Zukunft

13.10.2017 Tomislav Bezmalinovic

Michael Abrash leitet Oculus' Forschungsabteilung, in der die VR- und AR-Technologien der Zukunft entstehen sollen. In einem umfangreichen Blogbeitrag gewährt er Einblick in das Forschungslabor und beschreibt aktuelle Projekte, die sich mit sämtlichen Aspekten räumlicher Computer befassen: von maschinellem Sehen bis hin zu neuen Displaytechnologien für VR- und AR-Brillen.

Abrash selbst betreibt nur am Rande Forschung. Seine eigentliche Aufgabe ist, das beste Forschungsteam für Virtual und Augmented Reality aufzubauen und die Grundlagen für die nächste Computerplattform zu legen. Sein Vorbild ist das Forschungszentrum Xerox Parc, das in den 70er Jahren den Personal Computer mit grafischer Benutzeroberfläche erfand - und damit das Fundament dafür legte, wie wir heute Computer bedienen.

Abrash spricht in diesem Zusammenhang von der ersten Welle Computern, die auf den Menschen zugeschnitten sind und seine Fähigkeiten erweitern. Die Vision des Forschungsleiters ist, dass auf diese erste Welle eine zweite folgt, die das 2D-Display durchbricht und flache in räumliche Inhalte überführt.

"In den letzten vierzig Jahren haben uns Heimcomputer, Smartphones und Tablets einen unmittelbaren Zugang zu digitalen Welten über 2D-Bildschirme ermöglicht. In den nächsten vierzig Jahren werden uns Augmented und Virtual Reality erlauben, in einer Mischform aus physischer und virtueller Welt zu leben. Das wird erneut radikal verändern, wie wir arbeiten, leben und kommunizieren", schreibt Abrash im Oculus-Blog.

Grundlegend neue Technologien sind auf vielen Ebenen erforderlich

Dieser Wandel werde sich nicht von selbst vollziehen, sondern setze technologische Durchbrüche in einer Vielzahl von Forschungsgebieten voraus. Diese wiederum seien nur möglich, wenn eine kritische Masse hochtalentierter Forscher und ausreichend technische Mittel zusammenfinden - so wie in Xerox Parc vor 45 Jahren.

Nur dann könnten Technologien erfunden werden, die die Grundlage für fortschrittliche Mixed-Reality-Brillen legen. "Wir haben gerade erst begonnen, das Potenzial dieser Technologie zu begreifen und der größte Teil der Arbeit steht uns noch bevor: von den optischen Systemen und Displays über maschinelles Sehen und Computergrafiken bis hin zu Benutzeroberflächen und Erfahrungen."

Das Ziel von Oculus' Forschung sei, all diese Versatzstücke zusammenzubringen und räumliche Computer zur Plattform der Zukunft zu machen. Die Forschungsabteilungen seien so eingerichtet, dass man sehr schnell Prototypen entwickeln oder verbessern könne. "Wir können in unserem Labor VR- und AR-Systeme von A bis Z bauen", schreibt Abrash.

Displays mit variablen Fokusebenen

In seinem Beitrag stellt Abrash eine Reihe von Oculus-Forschern und ihre Projekte vor. Da wäre zum Beispiel Doug Lanman, der an einem Multifokus-Display für VR-Brillen arbeitet. Mit diesem soll eine natürlichere Seherfahrung simuliert werden: Fokussiert man in der Realität einen Gegenstand in unmittelbarer Nähe, wird der Hintergrund unscharf. Umgekehrt werden nahe Objekte unscharf, wenn man in die Ferne sieht.

Aktuelle VR-Brillen haben eine fixe Fokusebene, was zu Kopf- oder Augenschmerzen führen kann. Die von Lanman entwickelte Technologie soll dieses Problem lösen.

Um das zu bewerkstelligen, hat der Forscher eine neue Lösung entwickelt, bei der sich die Linse bewegt und verformt. Mit einem Team von 40 Mitarbeitern baute er einen Prototyp, um zu zeigen, dass sein Ansatz funktioniert.

Eigenes Labor zur Herstellung von AR-Displays

Oculus forscht neben VR intensiv zu Augmented-Reality-Technologien. Für die Entwicklung eigener Wellenleiter - ein spezielles Darstellungsverfahren, das auch Microsoft für Hololens einsetzt - hat das Unternehmen einen Reinraum gebaut, in dem AR-Displays mit optischen Strukturen im Nanobereich hergestellt werden.

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Parallel dazu forschen Oculus-Mitarbeiter an zukünftigen AR-Bedienoberflächen. Abrash spricht in diesem Zusammenhang von der "vielleicht größten Herausforderung für Augmented Reality".

AR-Schnittstellen brechen so radikal mit aktuellen Interfaces wie grafische Benutzeroberflächen von den Lochkartensystemen der ersten Computer, glaubt Abrash. Zukünftige AR-Brillen müssten mit allen Kontexten des Alltags interagieren können.

Gesten- und Sprachsteuerung hätten Vor- und Nachteile und man wisse noch nicht, wie man sie einem Interface vereinen könnte. "Augmented Reality ist ein größtenteils unerforschtes Gebiet und wir können nicht voraussehen, welche Erfahrungen die Technologie eines Tages interessant machen werden", schreibt Abrash.

Aufwendige Testumgebungen

Der Oculus-Forscher Richard Newcombe ist ein Spezialist auf dem Gebiet des maschinellen Sehens und arbeitet an einem System, das einen Raum scannen, ein 3D-Modell daraus erstellen und anschließend in der Virtual Reality darstellen kann. Seine Arbeit ist der erste Schritt hin zu einer Mixed-Reality-Brille, die Elemente der physischen und virtuellen Welt beliebig mischen kann.

Um herauszufinden, wie das System außerhalb des Forschungslabors in realen Kontexten arbeitet, hat Newcombes Team eine komplette Wohnung gebaut, diese exakt vermessen und mit Alltagsgegenständen ausgestattet. In dieser Testumgebung beobachten die Forscher, wie sich Menschen in einem Wohnraum verhalten. Diese natürliche Umgebung hilft ihnen dabei, die Leistung ihrer Computer-Vision-Systeme unter realistischen Bedingungen zu testen.

Die Gesetze der Physik könnten gute AR-Brillen verhindern

Die Forschung im Bereich Virtual und Augmented Reality sei ein wichtiger Bestandteil von Facebooks Zehnjahresplan, schreibt Abrash.

Das AR-Forschungsprogramm sei sogar auf ausdrücklichen Wunsch von Mark Zuckerberg ins Leben gerufen worden. Abrash selbst habe die Bedeutung von Augmented Reality noch nicht erkannt, als Facebook Oculus vor drei Jahren kaufte.

Bis die Technologie ausgereift sei, werde allerdings noch viel Zeit vergehen, so Abrash. "Es gibt keine Kombination existierender Technologien, die alle nötigen Bedingungen erfüllt. Die Gesetze der Physik könnten verhindern, dass wir jemals brauchbare AR-Brillen bauen. Es gibt kein Mooresches Gesetz für Optik, Batterien, Gewicht und Wärmeabfuhr. Aber wenn es möglich ist, dann ist es sehr wahrscheinlich, dass sie innerhalb der nächsten zehn Jahre erscheinen."

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