Leben, Arbeiten und Lernen in virtuellen Räumen

Immersive Technologien verwischen bereits die Grenze zwischen persönlicher und virtueller Zusammenarbeit 

Von David Freedman für Mouser Electronics

(Bildquelle: dotschock/Shutterstock.com)

Bei ihrem ersten gemeinsamen Rundgang durch die obersten Geschosse des neuen Bostoner Wohnturms machten die leitenden Architekten und -ingenieure des Bauprojekts beim Betreten einer der geräumigen Eigentumswohnungen eine erschreckende Entdeckung: Einige der großen Fenster der Wohnung boten einen freien, direkten und ungehinderten Blick in die Nachbarwohnungen. Das bedeutete natürlich, dass die Nachbarn ebenso leicht in die neu entstehende Wohnung hineinsehen konnten. Das war ein Eingriff in die Privatsphäre, der bei den wählerischen potenziellen Käufern dieser hochwertigen Wohnungen nicht gut ankommen würde. Die Fenster in den obersten Stockwerken müssten neu ausgerichtet werden, was Änderungen an der Struktur des 32-stöckigen Gebäudes nach sich ziehen würde.

Der Albtraum eines jeden Bauherrn ist es, mitten in der Bauphase große Änderungen an einem Gebäude vornehmen zu müssen. Solche Änderungen können Millionen von Dollar kosten und monatelange Verzögerungen mit sich bringen. Doch in diesem Fall dauerte die Umplanung des Gebäudes nur ein paar Stunden und kostete relativ wenig Geld. Der Grund dafür ist, dass der erste Spatenstich für das Projekt noch gar nicht erfolgt war. Die Gruppenbegehung der obersten Geschosse fand vollständig in der virtuellen Realität statt, und zwar über eine computergenerierte 3D-Simulation der geplanten Struktur, die von den wichtigsten Mitgliedern des Planungsteams, die sich in ihren Büros in verschiedenen Städten befanden, über Headsets gemeinsam genutzt wurde.

Die virtuelle Realität und andere Technologien rund um die immersive Realität können den Menschen das Gefühl geben, sich physisch in computergenerierten Räumen und Objekten zu befinden und mit ihnen zu interagieren – ein bisschen so, als würde man durch den Computerbildschirm in eine Welt dahinter treten. Diese manchmal sehr realistisch wirkenden 3D-Simulationen, die in der Regel durch spezielle Hightech-Brillen und andere Ausrüstungsgegenstände erlebt werden, können sehr fesselnde, ja sogar erstaunliche Abenteuer in künstlichen Welten bieten, die lange Zeit Stoff für Science-Fiction-Geschichten waren.

Zunehmend wird die immersive Realität jedoch für einen eher bodenständigen Zweck genutzt: Menschen, die sich in räumlicher Distanz befinden, in künstlichen Räumen und anderen künstlichen Umgebungen zusammenzubringen, in denen sie gemeinsam lernen, Ideen austauschen, Entdeckungen machen, Probleme lösen und sich einfach gegenseitig auf dem Laufenden halten können – und das oft auf eine Weise, die weitaus ansprechender und aufschlussreicher ist als E-Mails, Telefongespräche oder Zoom-Meetings. „Sie können zwar in einem Zoom-Meeting kommunizieren“, sagt Jacob Loewenstein, Vizepräsident und Leiter der Geschäftsabteilung des Unternehmens Spatial Systems, einem auf immersive Realität spezialisierten Softwareunternehmen.  „Aber in der virtuellen Realität kann man sich auf eine Art und Weise verbinden, wie es auf einem Flachbildschirm nicht möglich ist.“

Erst in den letzten Jahren sind Hardware und Software für die immersive Realität so ausgereift geworden, dass sie über grobe, cartoonartige Imitationen der Realität hinausgehen und lebensnahe, kollaborative Erfahrungen ermöglichen. Und da die Technologie immer erschwinglicher wird, wird sie zunehmend für fast jeden Arbeitnehmer oder sogar Verbraucher verfügbar. Wenn die Geräte noch besser und preiswerter werden und immer mehr Menschen und Organisationen sich mit dieser Technologie vertraut machen, könnte sich die Art und Weise, wie Menschen zusammen arbeiten, lernen und sich entspannen, grundlegend ändern. Die immersive Realität hat bereits Auswirkungen auf die Wirtschaft, das Bildungswesen, das Gesundheitswesen und viele soziale Bereiche, und sie könnte in nicht allzu ferner Zukunft sogar zu einem Medium werden, in dem viele von uns einen Großteil ihres Tages verbringen.

Immersive Realität gibt es in zwei Hauptformen: Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR). AR-Nutzer sehen weiterhin die reale Welt, allerdings mit virtuellen Objekten und Informationen, die der realen Umgebung überlagert sind. Diese Technologie ist Hunderten von Millionen Menschen auf der ganzen Welt durch die App Pokémon Go vertraut geworden, bei der die Spieler ihre Umgebung durch die Kamera ihres Telefons betrachten, um Zeichentrickfiguren zu sehen, die in der Nähe zu lauern scheinen.

AR hat auch einen praktischen Nutzen. Sie kann die Welt um uns herum mit hilfreichen Informationen kommentieren und illustrieren, indem sie uns die Standorte von Restaurants und Freunden in der Nähe, die Teile einer Maschine, die gewartet werden müssen, oder die Namen und Positionen von anderen Teilnehmern oder wichtigen Produkten auf einer Konferenz anzeigt. All das über ein Smartphone zu betrachten, kann anstrengend sein, aber in den kommenden Jahren werden wir AR durch „intelligente Brillen“ erleben können, die bereits in Form von Prototypen von Facebook und Lenovo und anderen Unternehmen zu sehen sind. „Man kann jedes Objekt, das man sich vorstellen kann, vor sich erscheinen lassen und trotzdem den Raum um sich herum sehen, so dass man um das Objekt herumgehen und einen Schluck aus der Coladose auf dem Schreibtisch nehmen kann“, sagt Nikhil Balram, CEO von EyeWay Vision, das ein fortschrittliches AR-System entwickelt. „Irgendwann wird man in der Lage sein, Meetings abzuhalten, bei denen einige der Teilnehmer mit im Raum sitzen und andere digitale Versionen von Leuten sind, die sich auf der anderen Seite der Welt befinden, und es wird sich anfühlen, als ob alle zusammen wären.“

VR hingegen ist eine umfassendere Erfahrung, bei der die Sicht des Benutzers auf die ihn umgebende reale Welt vollständig durch eine simulierte Welt ersetzt wird, die in der Regel über winzige Bildschirme, die in einer Headset-ähnlichen Brille angebracht sind, auf die Augen des Benutzers projiziert wird. Die Headsets sind außerdem mit Sensoren ausgestattet, die Veränderungen in der Kopfposition des Benutzers erfassen und die Ansicht an diese Bewegungen anpassen, sodass ein realistisches Gefühl entsteht, sich in einer kompletten 360-Grad-Umgebung umzusehen. Das Gefühl, in einer gemeinsamen, simulierten Welt zu leben, wird durch Handsensoren verstärkt, die es dem Benutzer ermöglichen, in der Szene nach virtuellen Objekten zu greifen, Tasten zu drücken oder Gesten mit anderen Besuchern in der virtuellen Umgebung zu machen, während in das Headset eingebaute Mikrolautsprecher einen satten, naturgetreuen und gerichteten Klang liefern.

Die Pandemie verdeutlichte den potenziellen Wert virtueller Meetings, als Millionen von Menschen, die nicht in ihren Büros arbeiten konnten, am Computerbildschirm zusammenarbeiteten. Aber sie hat auch Millionen von Menschen mit den Nachteilen vertraut gemacht, die es mit sich bringt, wenn man versucht, die Aufmerksamkeit der Teilnehmer während eines etwas unpersönlichen Treffens mit einer redefreudigen Gruppe aufrechtzuerhalten, bei dem die Teilnehmer Mühe haben, sich auf einen kleinen Bildschirm zu konzentrieren, während sie versuchen, das Geschehen um sie herum zu ignorieren. „Die Pandemie war ein Katalysator für die virtuelle Technologie und die Zoom-Müdigkeit“, sagt Anthony Rowe, Professor für Elektro- und Computertechnik an der Carnegie Mellon University, der an der Spitze der VR-Forschung steht. „Jetzt ist die Technologie an der Reihe, um uns über rein virtuelle Meetings hinausbringen, die nur aus einem bidimensionalen Raster aus Quadraten mit Gesichtern bestehen. Die Interaktion in zwei Dimensionen ist für den Menschen nicht natürlich.“

Im Gegensatz dazu kann die Zusammenarbeit in VR ein überzeugendes Gefühl der vollständigen Interaktion mit anderen Menschen in einem gemeinsamen Raum vermitteln. Sicherlich kann die VR-Meeting-Umgebung etwas cartoonhaft wirken, da die Personen als „Avatare“ dargestellt werden, die nicht realistisch erscheinen. Aber da die Avatare in 3D sind, den Personen, die sie darstellen, ähneln und ihre Gestik und in einigen Fällen auch ihre Mimik nachahmen können, überwinden die meisten Teilnehmer diese Einschränkungen schnell.

Dank der Möglichkeit, 3D-Ansichten von Umgebungen, Objekten und sogar abstrakten Daten auszutauschen, die in einem realen Raum nicht abrufbar wären, können VR-Interaktionen sogar reichhaltiger sein als persönliche Treffen. „Man kann sich in einem VR-Raum gegenübersitzen, Modelle, Videos und Whiteboards in den Raum bringen und alles auf eine Art und Weise teilen, die im Vergleich zur normalen Bildschirmfreigabe sehr kollaborativ ist“, sagt Loewenstein von Spatial. „Ob es sich nun um ein geschäftliches Treffen, eine gesellige Runde oder eine Konferenz handelt, es fühlt sich viel ansprechender an.“

Aus diesem Grund ist der Business-Markt für VR-Hardware und -Software, der im Vergleich zum VR-Markt für Videospiele noch vor wenigen Jahren winzig war, laut dem Branchenforschungsunternehmen IDC auf dem besten Weg, bis 2024 die Hälfte des gesamten VR-Umsatzvolumens ausmachen. Eine Umfrage des Marktforschungsunternehmens Forrester Consulting ergab, dass die Hälfte aller Unternehmen plant, innerhalb von zwei Jahren in die immersive Realität einzusteigen.

Die Architektur-, Ingenieur- und Bauindustrie (AEC) hat bei der VR-Zusammenarbeit eine führende Rolle eingenommen. Für die Fachleute ist der Sprung in diese Welt nicht ganz so groß, da die Branche schon lange auf virtuelle 3D-Modelle geplanter Bauprojekte zurückgreift. Mit VR-Meetings kann ein Team das Modell gemeinsam begutachten und in echtem 3D sehen, es gemeinsam durchgehen, potenzielle Probleme feststellen und mit möglichen Änderungen experimentieren, während es miteinander spricht – selbst wenn die Teammitglieder über die ganze Welt verstreut in ihren jeweiligen Büros oder zu Hause sitzen. „VR reduziert auf dramatische Weise die geografische Distanz“, sagt Balram von EyeWay.

Aus diesem Grund setzen große Design- und Bauunternehmen auf der ganzen Welt – von Ennead in Shanghai bis Mecanoo in Delft, Niederlande – auf immersive Realität für die technische und sonstige Zusammenarbeit. Valiant TMS, ein Unternehmen für intelligente Automatisierungssysteme mit Niederlassungen auf der ganzen Welt, führt beispielsweise mit Hilfe der VR-Software von Theorem Solutions in Tamworth (Großbritannien) Überprüfungssitzungen von Systementwürfen durch, bei denen Ingenieure in Österreich, Indien, Kanada und Mexiko zusammenkommen. „Das hat sich besonders während der Pandemie als nützlich erwiesen, als Reisen zwischen vielen Ländern verboten waren“, bemerkt Katharine Edmonds, eine leitende Angestellte von Theorem.

So kam es auch, dass dank VR die Mitglieder des Teams, das an dem Bostoner Wohnturmprojekt arbeitet, bestehend aus Design- und Engineering-Experten von Odeh Engineers in Rhode Island und Stantec in Boston, das Problem der Privatsphäre mit den Fenstern entdeckten konnten. Ein Teammitglied entdeckte auch, dass er beim „Betreten“ eines Raums für Elektroinstallationen im VR-Modell mit dem Kopf – bzw. mit dem Kopf seines Avatars – gegen einen Abblendlichtbalken stieß, was eine unschätzbare Warnung darstellte, dass der Raum gegen die Bauvorschriften verstoßen würde.

Geschichten über AEC-Teams, die mit VR enorme Einsparungen erzielen, gibt es zuhauf. Ein Team sparte bei einem Bauprojekt an einer Highschool in Florida 32.000 US-Dollar, als VR-Meetings eine schnelle Lösung für einige Dutzend potenzielle Probleme ermöglichten, die andernfalls Verzögerungen bei der Erforschung der Probleme, dem Austausch von Details und der Einbindung aller Beteiligten in die Lösungen erfordert hätten. Das britische Versorgungsunternehmen Anglian Water sparte ebenfalls Tausende Pfund, indem es bei einem Infrastrukturprojekt über VR zusammenarbeitete. Und die Bauleiter eines neuen 2 Milliarden US-Dollar teuren U-Bahn-Projekts in Norwegen konnten Fachleute aus vier verschiedenen Unternehmen aus zwei Ländern zu Koordinierungs- und VR-Sitzungen zusammenbringen, die zahlreiche Probleme frühzeitig erkannten und so große Kostenüberschreitungen und Verzögerungen verhinderten.

Die VR-Besprechungen beim weltweit tätigen Architekturbüro Gensler sind so produktiv, dass inzwischen alle 28 Büros wöchentlich zusammenkommen, um Projekte zu besprechen. Das Unternehmen setzt VR auch in seinen Verkaufsgesprächen ein und nutzt seine VR-Modelle, um Designern und Bauingenieuren die Möglichkeit zu geben, zu sehen, wie sich verschiedene Beleuchtungen und Materialien auf das Aussehen eines Gebäudes auswirken können, und um ein besseres Gefühl dafür zu bekommen, wie das Gebäude und seine Elemente in vollem Maßstab aussehen – etwas, das mit einem herkömmlichen virtuellen Modell oder einem physischen Miniaturmodell nur schwer möglich ist. „Es gibt mittlerweile viele Leute, die diese Tools als Kernbestandteil ihrer Arbeit verwenden, und sie würden nicht darauf verzichten wollen“, sagt Gabe Paez, Gründer und CEO des Anbieters von VR-Architektur-Tools The Wild. „In fünf Jahren wird es Neueinsteigern lächerlich vorkommen, dass die Branche früher auf einem 2D-Bildschirm gearbeitet hat.“

Auch Produktdesigner und Ingenieure in Branchen außerhalb des Architektur-/Ingenieurs- und Bauwesens stehen bereits an der Schwelle, VR für ihre Zusammenarbeit zu nutzen. Der Spielzeughersteller Mattel bringt regelmäßig Designer aus der Ferne in virtuellen Räumen zusammen, um anhand von 3D-Modellen die Details neuer Spielzeugdesigns auszuarbeiten. Und wenn das Design für die Fertigung bereit ist, wird das Team in virtuellen Räumen mit den Fertigungsingenieuren der oftmals in China angesiedelten Produktionsstätten zusammengebracht, die das Produkt herstellen werden, damit die Ingenieure Änderungen vorschlagen können, die die Herstellungskosten senken und die Produktionsrate und -qualität erhöhen.

Das Luft- und Raumfahrtunternehmen Lockheed Martin betreibt in seinem Werk in Denver eines der größten Virtual-Reality-Designlabors der Welt, in dem Ingenieure und Manager die Entwürfe von Satelliten bis hin zu Raumfahrzeugen ausarbeiten. Sie können sogar simulierte Leistungstests mit den Modellen durchführen, um die Aerodynamik sowie die Hitze- und Stressresistenz der Fortbewegungsmittel zu optimieren, und das alles, bevor sie auch nur ein winziges Modell bauen.

Die Vorteile der VR-Zusammenarbeit sind dabei nicht nur auf Designer und Ingenieure beschränkt. Nachdem sie während der Pandemie die Leistungsfähigkeit virtueller Meetings entdecken konnten, suchen viele Unternehmen nun nach Möglichkeiten, virtuellen Interaktionen mehr Applikationen und Vorteile abzuringen – und VR erfüllt zunehmend diese Anforderungen. Die Lloyds Banking Group und Ikea gehören zu den globalen Unternehmen, die Bewerber und neue Mitarbeiter bei Vorstellungsgesprächen und während des Onboardings mittels VR interviewen. Das Finanzdienstleistungsunternehmen Societe Generale Group bringt Finanzanalysten und Kunden in virtuellen Räumen zusammen. Das in San Francisco ansässige Biodaten-Analyseunternehmen Larvol geht sogar so weit, dass es seine gesamte Belegschaft von Hunderten von Mitarbeitern in 14 Ländern ermutigt, einen Teil oder die gesamte Arbeit in VR zu erledigen und nur minimale Büroeinrichtungen zu unterhalten.

Die Schaffung neuer Arten von VR-Büroräumen wird für viele Unternehmen befreiend sein, betont Loewenstein. „Die Büroräume, die wir jeden Tag aufsuchen, tragen zu unserem Gefühl von Identität, Markenbildung und Verbundenheit bei“, erklärt er. „Aber es ist schwer, physische Räume durch etwas wirklich Anregendes zu ersetzen, wie eine Kunstgalerie, einen Campingplatz oder eine Wiese. In der VR ist das einfach, und die gemeinsame Nutzung dieser Räume stärkt unsere Verbindung zu den Menschen, die dort mit uns arbeiten.“

Konferenzveranstalter nutzen auch VR, um die physische Entfernung als Hindernis für die Teilnahme zu beseitigen und gleichzeitig den virtuellen Teilnehmern das gleiche Maß an Engagement zu bieten wie den Teilnehmern vor Ort. Passenderweise hielt der auf VR spezialisierte Zweig des IEEE, der weltweit größten Organisation technischer Fachleute, seine Konferenz 2020 online ab und bot vollen VR-Zugang zu allen Keynotes, Sitzungen und sogar zum geselligen Beisammensein.

Auch Schulungen gehören mittlerweile zu den wichtigsten Applikationen für Unternehmen. So setzt beispielsweise State Farm Insurance VR ein, um Gutachter darin zu schulen, wie man eine Versicherungsinspektion eines überschwemmten Hauses durchführt. Die Teilnehmer können virtuelle Schranktüren öffnen und unter Möbel schauen, um mögliche Schäden zu erkennen. Walmart konfrontiert seine Mitarbeiter während eines großen Ausverkaufs virtuell mit einem Ansturm von Käufern, damit sie nicht überfordert sind, wenn es im wirklichen Leben passiert. Und die Unternehmensberatung PWC bietet Führungskräften in den USA Schulungen zur Entscheidungsfindung auf hohem Niveau an. Diejenigen, die das VR-Programm absolviert haben, schneiden bei den Tests zum Lernstoff um 35 Prozent besser ab als diejenigen, die den Kurs in einer gewöhnlichen Online-Form absolviert haben. Auch die Vereinten Nationen, UPS und Tyson Foods experimentieren mit Schulungsanwendungen für VR. „Man kann mit Hilfe eines Flachbildschirms lernen, aber das ist langweilig“, sagt Balram. „Beim Lernen geht es ebenso sehr um die Interaktion mit anderen Menschen wie um Informationen, und dafür ist immersive Technologie viel besser geeignet.“

Der nächste große Schritt in diesem Bereich werden realistischere Avatare sein, die es ermöglichen, dass die Personen, die sich in der VR treffen, ihrem wahren Ich ähnlicher sehen, einschließlich ihrer wechselnden Mimik. Das Carnegie Mellon Labor von Rowe arbeitet bereits an Headsets mit Kameras, die auf das Gesicht des Trägers gerichtet sind, sodass ein Bild des Gesichts auf den Avatar projiziert werden kann.

Zukünftige Headsets, so Rowe weiter, werden Sensoren enthalten, die Gesichtsmuskelbewegungen erfassen, um die Mimik der Avatare weiter zu verfeinern, sowie Eyetracker, die erkennen, wohin der Nutzer schaut. „Es fühlt sich viel realer an, wenn man die Richtung des Blicks erkennen kann, vor allem, wenn man sich gegenseitig ansieht“, merkt er an. Weitere große Verbesserungen für die Realitätsnähe der Avatare werden durch schnellere Online-Verbindungen und leistungsfähigere Prozessoren erreicht, die die Auflösung der Avatare erhöhen, ihre Bewegungen glätten und die Zeitverzögerung zwischen der Bewegung des Benutzers und der Reaktion des Avatars auf diese Bewegung verringern.

In dem Maße, wie immersive Technologien immer besser werden und von immer mehr Menschen genutzt werden, ist es fast unmöglich, vorherzusagen, wie sie unsere Arbeit und unser Leben verändern werden, sagt Balram. „Was wir bisher gemacht haben, war, die herkömmlichen Herangehensweisen in diese neuen Umgebungen hineinzupressen“, erklärt er. „Doch jetzt müssen wir anfangen, unsere Arbeitsweise völlig neu zu überdenken, um die Vorteile dieser Instrumente wirklich nutzen zu können.“