Virtuelle Welten

Leuchtender Roboter läuft auf einem Gitter aus einer futuristischen Stadt

Computer und Roboter

Virtuelle Welten

Wenn von virtuellen Welten die Rede ist, denken die meisten Menschen an riesige Computernetzwerke und an Spiele in 3D-Technik. Tatsächlich ist die Spieleindustrie eine treibende Kraft bei der Erschließung neuer Räume und Welten. Doch auch viele andere Bereiche und Berufe profitieren von den rasanten Fortschritten in der Computertechnik: Ärzte und Architekten, Ingenieure und Sozialwissenschaftler, Militärs und Psychologen. Virtuelle Welten werden in der Zukunft unser ganzes Leben verändern. Und sie tun es stellenweise heute schon.

Der Drang des Menschen nach realistischen Darstellungen

Mann mit einem Helm auf seinem Kopf, Mikro an seinem Mund und Handschuhen, an denen Kabel hängen

Am Ende der Sinnestäuschung steht die virtuelle Realität

Der Versuch, die wahrgenommene Welt nachzubauen und abzubilden, zieht sich durch die gesamte Menschheitsgeschichte, angefangen bei den Höhlenmalereien in der Steinzeit. Im Laufe der Jahre wurden die Techniken der realistischen Darstellung immer ausgefeilter.

Schon in der Renaissance versuchten Maler durch die Verwendung der Zentralperspektive, einen dreidimensionalen Effekt zu erzeugen und so den Betrachter in das Bild "hineinzuziehen". Ziel war, die Distanz zwischen Bild und Betrachter aufzulösen. Ende der 1930er Jahre prägte der ungarische Filmtheoretiker Béla Balázs den Begriff der "Immersion" als Eintauchen in eine künstliche Welt durch Auflösung der räumlichen Grenzen. Doch erst mit dem Beginn des Computerzeitalters gelang es, erste kleine Schritte in die virtuelle Realität zu setzen.

"Virtuell" hat seinen Ursprung im Französischen und bedeutet "scheinbar vorhanden". Anfangs wurde der Begriff vor allem in der Physik und der Geometrie benutzt, bis er schließlich von Informatikern aufgegriffen wurde. Als in den 1980er Jahren die Computer immer schneller und leistungsstärker wurden, machte der amerikanische Computerexperte Jaron Larnier den Begriff "virtual reality" populär.

Seitdem bezeichnet virtuelle Realität eine am Computer erzeugte Umgebung, die die Wirklichkeit und ihre physikalischen Eigenschaften darstellt, in der man sich in Echtzeit bewegen und interagieren kann. Ziel ist ein möglichst hoher Immersionsgrad. Das bedeutet: Alle Sinne sollen so real wie möglich angesprochen werden, bis man im Idealfall die virtuelle Welt nicht mehr von der echten unterscheiden kann.

Wie man die Sinne überlistet

Ein Mann, der Datenhandschuh und -brille trägt, bewegt sich vor der räumlichen Projektion eines Autos

Der CAVE ist ein begehbarer Würfel

Damit das gelingen kann, braucht es entsprechende technische Hilfsmittel, die die Illusion perfekt machen. Es soll dem Nutzer nicht mehr bewusst sein, dass er sich in einem künstlich erzeugten System befindet. Hierbei geht es darum, die Mensch-Maschine-Schnittstelle, wo der Input des Nutzers auf den Output des Rechners trifft, zu verbessern.

Um virtuelle Welten darzustellen, wird deshalb statt eines Bildschirms ein Datenhelm verwendet. Dieser schottet den Träger von der Außenwelt ab und projiziert über Speziallinsen zwei Bilder auf Bildschirme im Inneren des Helmes, um die Illusion des räumlichen Sehens zu ermöglichen. Der Helm hat ein Lautsprechersystem, um Geräusche zu erzeugen und kann die Haltung und Position des Kopfes bestimmen.

Doch auch die taktilen Sinne sollen angesprochen werden, damit man virtuelle Gegenstände greifen und fühlen kann. Informationen über Form, Beschaffenheit und Temperatur eines berührten Objektes können über Handschuhe vermittelt werden, die die Nerven der Hände mit Hilfe von Luftpolstern, Vibrationen und elektrischer Impulse stimulieren.

Ein anderes System namens "Cave Automatic Virtual Environment" (CAVE) simuliert eine virtuelle optische und akustische Welt direkt in einem Raum, den man betreten kann. Auf drei bis sechs Seiten eines zimmergroßen Würfels werden Bilder projiziert, die man mit einer Spezialbrille dreidimensional wahrnimmt. Bis zu sechs Menschen können sich gleichzeitig in einem CAVE aufhalten. So kann man die virtuelle Erfahrung mit anderen teilen.

Um sich im virtuellen Raum fortzubewegen, reichen Maus und Tastatur nicht aus. Schließlich sollen die Bewegungen des ganzen Körpers abgebildet und ausgeführt werden. Hier helfen Datenhandschuh und Datenanzug, die mit Sensoren ausgestattet sind und so die natürlichen Bewegungen in computerlesbare Daten umwandeln.

Die Entwicklung in den einzelnen Bereichen ist unterschiedlich weit fortgeschritten. Während man in der Akustik schon sehr gute Ergebnisse erzielt, steht man im Bereich des Tasten und Fühlens erst am Anfang.

Auch heute wird schon virtuell gearbeitet

Bis man komplette virtuelle Welten darstellen und betreten kann, die von der Realität nicht zu unterscheiden sind, werden wohl noch Jahrzehnte vergehen. Doch Teile der dafür benötigten Technik kommen schon heute zum Einsatz. Die Realität wird ergänzt durch virtuelle Hilfsmittel, man spricht von erweiterter Realität.

Zum Beispiel am Flugsimulator in der Pilotenausbildung oder beim US-Militär, wo schon seit Ende der 80er Jahre Trainingsmanöver im virtuellen Raum stattfinden. Piloten in modernen Kampfjets tragen durchsichtige Datenhelme, wo ihnen zusätzlich zum realen Bild Informationen ins Blickfeld projiziert werden.

Auch im zivilen Leben profitiert man vom Fortschritt der Technik. Ob in der Architektur, im Ingenieurwesen, im Maschinen- oder Autobau – in immer mehr Bereichen kommen computergestützte Simulationen zum Einsatz, die den Bau teurer Modelle und Prototypen ersparen.

Operationssaalin dem ein Chirurg Datenhelm und -handschuh trägt, während sein Kollege in den Monitor blickt

Als Prototyp ist die virtuelle Realität im Operationssaal angekommen

Die moderne Medizin greift ebenfalls zu virtuellen Hilfsmitteln. Schwierige Eingriffe können im Vorfeld am Computer geprobt werden, Organe werden während der Operation dreidimensional auf einem Bildschirm dargestellt, damit sich der Chirurg besser orientieren kann.

Psychologen benutzen Computersimulationen, um Patienten mit Flugangst, Höhenangst oder Phobien vor bestimmten Tieren zu behandeln. Viele dieser Methoden befinden sich noch im Forschungs- oder Anfangsstadium, doch eines ist klar: Unser Leben wird sich in Zukunft immer mehr in virtuellen Räumen abspielen.

Spielen und Leben in virtuellen Gemeinschaften

Im Unterhaltungsbereich sind virtuelle Räume schon jetzt gang und gäbe. Neben dem Militär ist es vor allem die Computerspielindustrie, die durch technische Innovationen auf dem Weg ins virtuelle Zeitalter voranschreitet. Die Möglichkeiten, direkt ins Spielgeschehen einzugreifen, werden immer größer, die grafischen Darstellungen realistischer.

Drei Frauen aus dem Spiel Second Life

Neue soziale Beziehungen in der virtuellen Realität?

Durch das Internet gibt es die Möglichkeit, sich mit anderen Spielern zu vernetzen, gleichzeitig zu spielen und virtuelle Gemeinschaften zu bilden. Das ist bei Online-Rollenspielen wie "World of Warcraft" oder "Final Fantasy XI" der Fall, und auch im "Second Life" (englisch für "Zweites Leben"). "Second Life" ist kein Spiel im herkömmlichen Sinn, sondern versteht sich als virtuelle Parallelwelt. Diese kann man weitgehend selbst gestalten und erweitern, indem man mit anderen Bewohnern interagiert und ein soziales Netzwerk pflegt.

Technische Probleme und unklare rechtliche Zustände haben allerdings das Interesse an dieser Parallelwelt schnell abkühlen lassen. Und selbst wenn eines Tages die perfekte virtuelle Welt entstehen sollte: Ganz wird man dort nie verschwinden können, das "Second Life" wird niemals das "First Life" ersetzen. Schließlich können nicht alle menschlichen Bedürfnisse virtuell befriedigt werden.

Autor: Ingo Neumayer

Stand: 25.05.2016, 14:45

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