Вопросы информационной безопасности, возникающие при разработке и конструировании систем виртуальной и дополнительной реальности

Введение

Спектр вызовов и угроз в современном информационном обществе расширяется пропорционально расширение технологических и программных возможностей новейших информационно-коммуникационных платформ, скорости их внедрение и меры вовлеченности субъектов информационной деятельности в их использование. На сегодняшний день эффективность предотвращения новым вызовам и угрозам в информационной сфере зависит не только от умения локализовать угрозы, а быстрее умение прогнозировать и моделировать их на этапе вызовов, или на этапе создания нового информационно-коммуникационного средства или новой технологии. Прогнозирование информационных вызовов и угроз является крайне важным элементом обеспечения информационной безопасности каждой человека.
Отдельные аспекты информационных угроз в информационном пространстве и последствия, к которым они приводят, являются лишь детерминирующими, так или иначе очевидными и прогнозируемыми последствиями. Однако, развитие новейших технологий, начиная от виртуальной и дополненной реальности и заканчивая искусственным интеллектом, требует более глубокого анализа.
Объект исследования: систем виртуальной и дополнительной реальности.
Цель работы: рассмотреть вопросы информационной безопасности, возникающие при разработке и конструировании систем виртуальной и дополнительной реальности.
Для осуществления поставленной цели необходимо решить такие задачи:
- рассмотреть технологии виртуальной реальности;
- проанализировать системы виртуальной и дополнительной реальности;
- указать опасности виртуальной реальности;
- выявить особенности обеспечения безопасности в виртуальной среде.
1. Технология виртуальной реальности
Виртуальная реальность представляет собой некое подобие окружающего нас мира, искусственно созданного с помощью технических средств и представленного в цифровой форме. Создаваемые эффекты проецируются на сознание человека и позволяют испытывать ощущения, максимально приближенные к реальным.
Самым распространённым средством погружения в виртуальную реальность, являются специализированные шлемы/очки, которые одеваются на голову человека. Принцип работы такого шлема достаточно простой. На расположенный перед глазами дисплей выводится видео в формате 3D. Прикрепленные к корпусу гироскоп и акселерометр отслеживают повороты головы и передают данные в вычислительную систему, которая изменяет картинку на дисплее в зависимости от показаний датчиков. В итоге, пользователь имеет возможность «оглядеться» внутри виртуальной реальности и чувствовать себя в ней, как в настоящем мире. Для того, чтобы изображение имело высокую четкость и всегда попадало в фокус, используются специальные пластиковые линзы[1].

Рисунок 1 -Устройства шлема виртуальной реальности.

Рисунок 2
Google, Facebook или Samsung делают большие ставки на виртуальную реальность. Таким образом, данная технология имеет все признаки того, что она вскоре может произвести революцию в нашей жизни. В результате этого могут серьезно измениться некоторые сферы бизнеса. Например, туризм (виртуальные путешествия, не вставая с дивана), образование (просмотр исторических событий вместо зубрежки голых фактов в учебнике или путешествие внутри человеческого организма на уроках анатомии), индустрия развлечений (кинофильмы с Вами в главной роли) и многие другие.
Для более реалистичного погружения в мир виртуальной реальности, помимо датчиков, отслеживающих положение головы, в устройствах VR могут применяться различные трекинговые системы, такие как:
Системы айтрекинга. Предназначены для отслеживания движения зрачков глаз и позволяют определить, куда человек смотрит в каждый момент времени. На данный момент подобные системы не имеют широкого распространения на рынке потребительских услуг и используются в основном для различных медицинских и научных исследований.
Моушн трекинг. Отслеживают любые телодвижения человека и повторяют их в виртуальном мире. Отслеживание может осуществляться с помощью специальных датчиков или видеокамеры, направленной на человека.
3D-контроллеры. Чтобы максимально комфортно чувствовать себя при нахождении в виртуальной реальности, традиционные 2D-контроллеры (мышки, джойстики и др.) заменяются манипуляторами, позволяющими работать в трехмерном пространстве – 3D-контроллерами.
Устройства с обратной связью. Подобные устройства стали разрабатываться еще в 90-х годах и предназначены для того, чтобы пользователь мог в буквальном смысле ощутить на себе все происходящее в виртуальном мире. В качестве таких устройств могут использоваться вибрирующие джойстики, вращающиеся кресла и т.д.
Источником 3D-картинки для устройства виртуальной реальности долгое время служил компьютер или пользовательская консоль (например, PlayStation VR). Однако пару лет назад на рынок вышли «бюджетные» устройства VR, в которых в качестве источника 3D-картинки стал использоваться смартфон. Более упрощенная конструкция позволила значительно уменьшить стоимость устройств виртуальной реальности, поскольку отпала необходимость оснащать очки перечисленными ранее техническими средствами, ведь:
Современные смартфоны являются высокопроизводительными и способны самостоятельно обрабатывать даже самый «тяжелый» 3D-контент.
Дисплеи смартфонов обладают достаточно высоким разрешением.
Практически на каждом смартфоне имеются датчики определения положения устройства в пространстве.
Очки виртуальной реальности марки VR BOX 2, с прикрепленным смартфоном
По мнению многих экспертов, технологии виртуальной реальности пока даже близко не подошли к пику своего развития. Однако уже сейчас четко вырисовываются области их потенциального применения. Помимо видеоигр можно выделить такие сферы, как:
Прямые трансляции. Одно из основных направлений развития VR. Самые интересные события, как спортивного, так и культурного характера можно будет воочию «увидеть», находясь где угодно и не покупая дорогостоящие билеты
Кино. Ожидается, что устройства VR создадут революцию в сфере киноиндустрии, позволяя зрителям «смотреть кино изнутри», а не со стороны.
Продажи. Эффект личного присутствия позволит людям экономить время при совершении покупок, осматривая удаленно квартиры, машины и другие продаваемые вещи.
Образование. Технологии виртуальной реальности могут сделать процесс обучения более интересным. Например, ученики могут получить возможность «видеть воочию» различные события, описываемые в учебниках истории.
Здравоохранение. В отрасли медицины устройства VR могут применяться для проведения виртуального приема больных, психотерапии и т.д.
Военная отрасль. С помощью устройств VR солдаты смогут учиться тактике боевого искусства в условиях, максимально приближенных к реальным.

2. Системы виртуальной и дополнительной реальности
Дополненная реальность – это технология, позволяющая наложить на реальный мир дополнительный контент (информация, аудио, видео и т.п.) с целью дополнения сведений об окружающем мире и обеспечения простоты восприятия информации. В данный момент дополненная реальность широко используется в разных областях, таких как медиа, при трансляции спортивных матчей, например, желтая линия, показывающая положение игрока в “офсайде”, в военных технологиях, например, в шлеме пилота встроена дополненная реальность так, что он может видеть окружающий мир с дополненной информацией для удобства и простоты использования летательного аппарата, не отвлекаясь на отдельные приборы на панели. В компьютерных играх, за последние годы резкий скачок развития технологий дополненной реальности повысил количество игр, использующих данную технологию. Например, приложения, имитирующие террористов на дисплее смартфона с работающей камерой – задача пользователя отстреливать их при помощи сенсорного экрана, также дополненная реальность используется во многих других областях, таких как полиграфия, распознавание штрих-кодов (QR-коды, Microsoft Tag), медицина и так далее

. Стремительный рост технологий виртуальной и дополненной реальности и новых методов их реализации приводят к потребности их внедрения в повседневную жизнь, делая окружающий мир более информативным. Движение образов является одной из значимых проблем, которая возникает в следствии изменения освещенности, цветов, масштабов, ракурсов наблюдения. Проблема устранения неоднозначности, при проектировании объемных объектов на плоские изображения также влияет на конечные результаты. Также цвет и яркость отдельных пикселей зависит от различных факторов, которые сложно спрогнозировать, таких как: 1. Источники света и их расположение. 2. Тени. 3. Интенсивность излучения и цвет. В рамках данной разработки, наиболее остро стоит проблема выбора метода точного распознавания лица на печатной фотографии. После анализа существующих методов, будет выбран наилучший для целей приложения метод, который будет оптимизирован для наилучшего результата.
На сегодняшний день технологии дополненной реальности (Augmented Reality) достигли высокого уровня развития, при этом фактически опережая внедрение AR во все сферы жизни. Приходится констатировать, что пока еще AR воспринимается больше как маркетинговая «игрушка», как очередная уловка маркетологов, пришедшая на смену вкладываемым в глянцевые журналы рекламным 3D-очкам. Однако реальный потенциал дополненной реальности грандиозен. AR способна полностью перевернуть весь наш мир, сделав его удобнее, безопаснее, интерактивнее. Именно в этом направлении и работает наша компания. Мы решили сосредоточиться на технологиях AR для образования на всех уровнях — от дошкольников до студентов университетов. AR – это своего рода «мостик» между реальным и виртуальным мирами. В этом ее главное преимущество по сравнению с полностью виртуальной реальностью (VR).
Технологии VR вызывают обоснованные опасения, и прежде всего у родителей — не уйдут ли дети в виртуальный мир с головой, как это уже неоднократно случалось. AR по своей сути требует контакта с реальностью, не заменяя, а дополняя ее. Это устраняет возможные психологические опасности применения данной технологии в образовании, начиная с самого раннего возраста — даже если пользователь AR- приложения еще не научился читать.
В то время как под виртуальной реальностью понимается процесс создания полностью цифрового мира, в который может погрузиться пользователь, отличие технологий дополненной реальности в том, что они совмещают реальный мир с виртуальными артефактами, объектами или данными. О дополненной реальности, как и о виртуальной, говорят уже далеко не первый год, но основные шаги в этом направлении еще предстоит сделать. Отчасти это обусловлено тем, что практическое применение таких технологий было возможно только в узкоспециализированных областях, но основная причина в недоступности необходимого оборудования для большинства пользователей.
Может показаться странным, что виртуальная реальность подразумевает какие-либо риски для пользователей, но это так. К примеру, Oculus Rift — все еще экспериментальное устройство, поэтому отслеживание движений головы проводит далеко не идеально. Если пользователь надевает устройство и двигает головой, это движение регистрируется не так быстро или точно, как необходимо для виртуальной среды. Любое несоответствие между тем, что пользователь видит, и что чувствует, может привести к проблемам.
Вследствие этого армия США, например, считает Oculus Rift рискованным устройством. «Я не могу ничего предложить солдатам, пока оно не готово, — говорит Дуглас Максвелл, менеджер по науке и технологиям в Центре подготовки и моделирования ВС США. — Если одно из таких устройств может привести к проблемам со здоровьем у меня или у моих солдат, я не смогу предложить его им». Вместо того чтобы использовать комплекты Oculus Rift за 350 долларов, армия США использует более дорогие варианты для моделирования виртуальной реальности, стоимостью от 8 до 12 тысяч долларов.
Тошнота — не единственный физический риск, связанный с устройствами виртуальной реальности. «Отдельные люди могут также испытывать сильное головокружение, эпилепсию или потерю сознания под воздействием определенных световых импульсов», — так предупреждает Oculus Rift в документе с условиями и соглашениями пользователя. Был случай: сеть ресторанов Chuck E. Cheese исключила себя из среды виртуальной реальности Ticket Blaster, поскольку определенные вспышки могли вызывать судороги у детей.
Во всяком случае в обозримом будущем виртуальная реальность не будет достаточно хорошей, чтобы подменять реальную действительность. Однако вполне достаточно обмануть подсознание, заставив мозг думать, что пользователь находится в определенной ситуации взаправду. По этой причине работа с Oculus Rift может приводить к срабатыванию таких фобий, как боязнь пауков и высоты. Хотя это можно использовать в медицинских целях в хорошо контролируемых условиях, если пользователь на самом деле не готов столкнуться со своим страхом, последствия могут быть не очень приятными.
Еще один риск, о котором хорошо осведомлена армия США, это информационная безопасность. Не все виртуальные среды создаются равными, когда речь заходит о защите информации и коммуникации. «Реальность такова, что существуют определенные риски в том, как разворачивается виртуальная среда», — говорит Максвелл. Поскольку эта технология — с открытым исходным кодом, он еще готов поговорить об OpenSimulator, программе, на которой держатся тысячи виртуальных миров, включая тот, в котором тренируется армия США.
Некоторые проблемы весьма просты. Нет шифрованной связи во время отправки пароля на сервер, например. Однако проприетарные корпоративные виртуальные среды вроде ProtoSphere, AvayaLive Engage и Terf, как правило, уделяют больше внимания информационной безопасности.
ProtoSphere от пенсильванской ProtonMedia тесно интегрирована в коммуникационные среды Microsoft, Active Directory и Sharepoint, а также может похвастать 10% пользователей из списка Fortune 500. Все коммуникации, включая голос, присутствие и обмен мгновенными сообщениями, проходит через сервер Lync Microsoft, который шифрует все эти каналы. Платформа использует репозиторий документов Microsoft Sharepoint и позволяет весьма определенно назначать роли, чтобы ограничить доступ к конкретным областям виртуальной среды или конкретных документов. Даже если ProtoSphere работает как облачный сервис, контент и коммуникации могут быть зашифрованы. На самом деле большинство пользователей работает в облаке, говорит CEO Рон Бернс, но 20% использует традиционное программное обеспечение, работающее за корпоративным брандмауэром. Последний чаще всего используется в оборонной сфере, он интересен таким компаниям, как Airbus, Lockheed Martin и Boeing.
Платформа виртуальной реальности Terf от 3DICC также подключается к Sharepoint, Active Directory и другим стандартным корпоративным инфраструктурам. Для связи она задействует платформу Jabber от Cisco. В настоящее время, как утверждает компания, у нее более 100 000 пользователей, включая клиентов из госучреждений, крупных университетов и компаний из списка Fortune 10. Генеральный директор, Джули Лемон, ранее работала вице-президентом по инженерным исследованиям и продвинутого сотрудничества в Fidelity Investments, поэтому крайне озабочена безопасностью.
Но виртуальная реальность также создает и другие виды рисков. К примеру, если пользователи могут изменять внешний вид своих аватаров, они потенциально могут выдавать себя за других пользователей. Этот вопрос разжигал дискуссии еще с первых дней появления таких миров, как Second Life. Terf рассматривает этот вопрос, позволяя компаниям ограничивать возможность настройки аватаров, управления ими, изменение имен и фотографий.
Еще одной уникальной проблемой виртуальной среды может быть возможность пользователей изменять саму среду