Глобус нового поколения от ученых Геофизического центра РАН: как он выглядит и для чего нужен

Геофизический центр РАН представил на выставке «Десятилетие науки и технологий» свою инновационную разработку — мультимедийный комплекс ORBUS. Эта интерактивная платформа позволяет изучать планетарные явления и процессы как в прошлом, так и в реальном времени. Один из разработчиков, сотрудник лаборатории инновационных проектов ГЦ РАН Григорий Бояршинов, рассказал наука.рф о возможностях и перспективах платформы.

— Григорий, можете рассказать, чем особенно выделяется ваш проект?

 — В России никто еще не проводил такой основательной работы в этой области. В рамках создания комплекса ORBUS мы разработали новую технологию проекции. Для изготовления сферического экрана мы используем метод выдувания полусфер из листов акрила с последующей их склейкой и пескоструйной обработкой внутренней поверхности. Это заменяет редкую и дорогостоящую технологию ротационного литья. Также мы разработали удобное решение базы-постамента, что обеспечивает быструю сборку и легкую транспортировку. Мы постоянно совершенствуем наше программное и методическое обеспечение. Еще одной сильной стороной нашего проекта является верифицированный мультитематический контент и наш 15-летний опыт.

— Как именно работает платформа ORBUS-PRO?

 — Платформа включает мультимедийный аппаратно-программный комплекс ORBUS, мобильное приложение дополненной реальности ORBUS AR и интернет-приложение виртуальный глобус ORBUS Web. Например, через ORBUS Web мы предоставляли доступ к динамике пандемии COVID-19 в реальном времени. Данные можно просматривать с любых устройств.


Комплекс ORBUS состоит из трех видеоустройств. Основное — это система обратной проекции на сферический экран. Основой является металлический постамент с твердотелым полым шаром, внутри которого находятся компьютер и лазерный проектор. На проектор устанавливается объектив формата «рыбий глаз», который проецирует изображения на сферический экран. Благодаря специальным алгоритмам, мы создаем цифровой образ глобуса с интерактивной картой, которую можно вращать, менять ракурсы, использовать виртуальную лупу и другие функции. Второе видеоустройство — сенсорная панель, которая позволяет управлять визуализацией и листать слайды. Третье устройство, ЖК-панель, показывает синхронизированные иллюстрированные материалы.

— Вы сами производите комплекс?

 — Изначально мы заказывали аппаратную часть в Китае, но постепенно локализовали и усовершенствовали производство. Сейчас всё, кроме проектора, изготавливается в России нашими партнёрами под нашим контролем.

— Можете ли вы сами создавать контент?

 — Да, комплекс может работать в ограниченном режиме демонстраций и в расширенном режиме разработчика. Последний позволяет создавать и редактировать слайды: менять их порядок, настраивать анимацию, добавлять картографические элементы и многое другое.

— Что вы можете продемонстрировать при помощи комплекса?

—– Тематический охват представлен астрономическими явлениями, геодинамикой во всех её проявлениях и глобальными проблемами современности. Так, в разделе «Астрономия» демонстрируются планеты Солнечной системы, их спутники, звезды, астероиды и прочие астротела. У Юпитера каждая струя в атмосфере движется со своей скоростью и в своем направлении — визуализация получается эффектной. Как мы отобразили кольца Сатурна? Берем смартфон, планшетный компьютер или AR-очки и наводим камеру на изображение Сатурна, где появляется система меток. Алгоритм определяет их местоположение, метки исчезают, а кольца остаются. То же — с Юпитером и его спутниками. Ты можешь встать на орбиту и поймать спутник, или он может пролететь сквозь тебя.


В разделе «Динамика Земли» показаны основные геодинамические процессы. К примеру, на слайде «Землетрясения 2001–2015 гг.» можно в ретроспективе посмотреть, где и когда происходили крупные землетрясения. В разделе «Онлайн» та же информация отображается за прошедшие две недели. На основе онлайн-данных мы можем визуализировать облачность, осадки, давление, снежный покров, температуру, ветер, смену дня и ночи. Ряд слайдов посвящен магнитосфере: можно увидеть расположение геомагнитных станций и обсерваторий, характеристики магнитного поля Земли в разных аспектах.

Мы работаем и над другими тематиками. Из недавнего, — раздел «Великие географические открытия». Почему бы не изобразить, как плавал Колумб? Кроме того, мы разработали и верифицировали сопроводительные материалы, которые будут полезны при самостоятельном изучении темы или проведении лекций, в первую очередь для школьников.

— Откуда вы берёте данные?

 — Источники разнообразны. Данные могут подгружаться в режиме реального времени: например, для отображения авиа трафика используется сервис Flight Radar. Также применяются базы данных институтов РАН, NASA, OpenWeather и другие. Для визуализации некоторых слайдов — например, о теплых и холодных течениях — потребовалась отрисовка вручную на графическом планшете. Или вот еще один пример: по запросу наших пользователей мы визуализировали старинные глобусы разных эпох. Источником стали продукты с открытым исходным кодом, в частности, система Marble. А благодаря модельным данным Кристофера Скотта в слайде о суперконтиненте Пангее мы можем наблюдать, как сформировались современные очертания континентов.

— Как вы взаимодействуете с пользователями?

 — Потенциальные пользователи приходят к нам в гости или на выставки, понимают, что им симпатичен наш научный продукт, а также просят дополнить коллекцию слайдов на основе своих задумок. Мы охотно делаем для них оригинальный контент. Мы передавали экземпляры «ORBUS» в научно-музейные пространства: это научно--образовательный центр «Эволюция Земли» Новосибирского государственного университета, Геологический музей при Казанском федеральном университете, Санкт--Петербургский Горный музей и другие учебные учреждения. К нам периодически приходят делегации, в том числе зарубежные. Также участвуем в выставках: на форуме «Армия – 2020» мы сделали свой стенд совместно с Институтом прикладной геофизики имени академика Е. К. Федорова. Слайды в режиме автодемонстрации привлекают внимание посетителей, они подходят, им дают пояснительные комментарии. Ещё одна из недавних выездных лекций проходила в Доме творчества в Сокольниках. Таким образом, можно выделить четыре направления: четыре направления: наука, образование, музеи и выставки.

— Как вы планируете развивать платформу?

 — Первое — это направление естественного взаимодействия. Мы хотим сделать более органичным управление посредством тактильного взаимодействия со сферическим экраном, использовать элементы смешанной реальности. Второе направление — разработка разнообразного контента. Третье — популяризация знаний при помощи платформы «ORBUS-PRO». Так, лекции в сопровождении инструментов платформы ежегодно проводятся в рамках фестиваля Наука Наука 0+. Четвёртое — расширение области научных приложений. Примером может служить наглядное отображение графовых и циклических структур. Словом, работы — тонна.