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空間コンピューティングとは、ユーザーがコンピュータ画面の背後や純粋な仮想世界に限定されるのではなく、現実世界、つまりユーザー自身の身体や物理的な環境の中で行われていると認識する3Dヒューマンコンピュータインタラクション技術を指します。この概念は、デジタル環境でコンピュータとインタラクションする方法を教えるという長年の慣習を逆転させ、コンピュータが人間世界でより自然に人間を理解し、インタラクションする方法を教えるものです。この概念は、拡張現実、拡張現実、複合現実、自然ユーザーインターフェース、コンテキストコンピューティング、感情コンピューティング、ユビキタスコンピューティングなど、他の概念と重複し、それらを包含しています。これらの関連技術をラベル付けしたり議論したりするための使用法は不正確です。[ 1 ]
空間コンピューティング デバイスには、RGBカメラ、深度カメラ、3D トラッカー、慣性計測ユニットなどのセンサーが搭載されており、3D 空間で人やコンピュータと日常的にやり取りする際に、近くにある人体 (手、腕、目、脚、口など) を感知して追跡します。[ 2 ]さらに、コンピュータ ビジョンを使用して、部屋、通り、店舗などの現実世界のシーンを理解しようとし、ラベルを読み取り、物体を認識し、3D マップを作成するなどします。多くの場合、拡張現実や複合現実を使用して、仮想 3D グラフィックスや仮想 3D オーディオを人間の視覚および聴覚システムに重ね合わせ、従来の 2D スクリーンよりも自然で文脈に沿った情報を提供します。
空間コンピューティングとは、ヘッドセットやヘッドホンなどのパーソナルコンピューティングデバイスを指すことが多いが、投影マッピングや洞窟型自動仮想環境ディスプレイなど、リアルタイムの空間位置情報をディスプレイに活用するその他のヒューマンコンピュータインタラクションも、参加者によるヒューマンコンピュータ入力を利用するものであれば、空間コンピューティングとみなすことができる。
「空間コンピューティング」という用語は、大規模な地理空間情報に関する計算を説明するために、1985 年頃[ 3 ]またはそれ以前にGISの分野で生まれたようです。 GIS における空間コンピューティングの初期の例としては、1981 年に最初にリリースされたArcInfoとその派生版[ 4 ]があり、これは ArcEditor とともに ArcGIS の一部であり、これらが連携して地理データベースのマッピング、分析、編集、および地理処理を提供します。[ 5 ]これは現代の使用法とある程度関連していますが、大陸、都市、近隣の規模です。[ 6 ]現代の空間コンピューティングは、リビングルームまたはそれより小さいサイズで、人間の相互作用の規模に重点を置いています。しかし、集計された規模に限定されるわけではありません。
1990年代初頭、仮想現実の分野が学術研究室や軍事研究所を超えて商業化され始めた頃、シアトルのWorldesignというスタートアップ企業は、個人と3D空間との相互作用を説明するために空間コンピューティング[ 7 ]という用語を使用し、それまでのGISの例が想定していたよりも人間中心のスケールで動作しました。同社は仮想環境シアターと呼ばれるCAVEのような環境を構築し、紀元前3000年頃のギザ高原の仮想上空飛行を3D体験として提供しました。WorldesignのCEOであるロバート・ジェイコブソンは、この用語の起源は、トーマス・A・ファーネス3世の指導の下、ワシントン大学のヒューマンインターフェース技術研究所で行われた実験にあると述べています。ジェイコブソンは、この初期のVRスタートアップをスピンオフする前に、その研究所の共同創設者でした。
1997年、T. Caelli、Peng Lam、H. Bunkeによる学術出版物「空間コンピューティング：ビジョン、マルチメディア、および視覚化技術における課題」は、画像処理、推測航法、物体認識、空間データの視覚化など、さまざまなトピックに焦点を当て、学術的な読者向けにこの用語をより広く紹介しました[8 ]。
「空間コンピューティング」という特定の用語は、後にサイモン・グリーンウォルド[ 9 ]によって2003年に再び言及され、「機械が現実の物体や空間への参照を保持および操作する、人間と機械とのインタラクション」と定義されました。MITメディアラボの卒業生であるジョン・アンダーコフラーは、2010年にTEDトーク[ 10 ]を行い、映画「マイノリティ・リポート」や「アイアンマン」でアンダーコフラーが構想した未来的なインターフェースを実現しようとする、Oblong Industriesが開発中のマルチスクリーン、マルチユーザーの空間コンピューティングシステムのライブデモを行いました。
2001年にKeyhole Inc.によって最初にリリースされ、2005年にGoogleによって再リリースされたGoogle Earthは、高度な地理空間ツールと機能を備えた有能なGISとみなすことができます。[ 11 ]
2019年、Microsoft HoloLensは、航空機の設計プロセスを合理化および改善し、開発におけるエラーを削減するために、Microsoft Azureとの提携によりAirbusがMicrosoft Azureの複合現実サービスを利用していることを概説するビデオを公開しました。[ 12 ] Airbusはこの目的でHoloLens 2を使用し、エンジニアリング担当上級副社長は、設計プロセスの検証フェーズが「80%大幅に加速」したと述べ、HoloLens 2を使用することで産業タスクで最大30%の改善が達成できると「強く信じている」と述べました。プレゼンテーションビデオの中で、AirbusはHoloLens 2の使用における「鍵」としてMicrosoft Azureサービスの成熟度を挙げました。
また、2019年には、米陸軍はマイクロソフトと提携し、ホロレンズベースの統合視覚拡張システム（IVAS）を開発しました。このシステムは、ホログラムを使った訓練、3Dマップの投影、煙や角越しの視界など、さまざまな機能を提供することで歩兵隊員の能力を向上させます。[ 13 ]マイクロソフトは、2021年までにシステムに関する数万時間分のフィードバックを受け取りました。当時、マーク・クルーグ軍曹は、マイクロソフトとの提携により、陸軍は部隊の作戦戦略の一部を再考するようになったと主張しました。
Appleは2023年6月5日に「空間コンピュータ」として販売するデバイス、Apple Vision Proを発表しました。空間オーディオ、2つの4KマイクロOLEDディスプレイ、Apple R1チップ、アイトラッキングなどの機能を備え、2024年2月2日に米国で発売されました。[ 14 ]このプラットフォームを発表するにあたり、Appleはコマンドラインなどの従来のヒューマンコンピュータインターフェース機構に取って代わった2Dグラフィカルユーザーインターフェースを普及させた歴史に言及しました。Appleは、空間コンピューティングを2D GUIの導入と同じ重要性を持つ新しいカテゴリのインタラクティブデバイスとして導入することを提案しています。
Apple Vision Proは、 visionOSと呼ばれる新しいオペレーティングシステム上で動作します。visionOSは、視線追跡、ジェスチャー認識、音声入力を組み合わせることで、物理的なコントローラーなしで没入感のある操作を実現します。このプラットフォームは、生産性、エンターテインメント、コラボレーション、そして企業での利用を想定しています。
Magic Leapは以前にも自社のデバイスを説明する際に「空間コンピューティング」という用語を使用していた。最初のヘッドセットであるMagic Leap 1は2018年8月8日に発売された。[ 15 ]
Magic Leapの技術は、光学的に透視可能なヘッドマウントディスプレイを用いて、仮想世界をユーザーの視野に重ねて投影することで、現実世界にコンテンツを表示することを可能にする。これにより、物理世界とデジタル世界が同時に知覚される体験が実現する。
2019年2月24日、マイクロソフトは、複合現実ツールを搭載し、3D空間でインタラクティブで操作可能なホログラムを生成できるHoloLens 2をリリースしました。 [ 16 ]問題のホログラムは、物理的なオブジェクトに関連付けられることも、完全に独立して自由に浮遊することもできます。同時にAzure Spatial Anchorsクラウドサービスもリリースされ、ホログラムが時間や多くの個人のデバイスを超えて持続する機能を提供します。
Meta Quest 3は、空間オーディオ、2つのカラーカメラを搭載し、仮想キャラクターとインタラクトできる複合現実ゲームヘッドセットで、Apple Vision Proよりもかなり安価ですが、機能は制限されていますが、2023年10月9日に発売されました。[ 17 ] [ 18 ]
Spectacles（製品）は、 Snap Inc.が開発した拡張現実メガネです。最新世代は、46度の立体視ディスプレイ、調整可能な色合い、Snapdragonプロセッサを搭載しています。
Spectaclesを使用することで、ユーザーは教育、娯楽、および実用性を目的として設計された様々な拡張現実体験とインタラクトすることができる。
現在、このデバイスは、創造性、ユースケースの探求、表現に焦点を当てた実験的なARエコシステムの一環として、選ばれた開発者やクリエイターの手に渡っている。