77297

ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ФАКТОРА ПРИСУТСТВИЯ В СРЕДАХ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Научная статья

Информатика, кибернетика и программирование

Присутствие является одним из основных факторов при изучении и проектировании сред виртуальной реальности. Дело в том что полноценное присутствие переживаемое как ощущение своего пребывания там в созданной компьютером реальности кажется очень похожим на измененное состояние сознания ИСС. Данная система на базе среды виртуальной реальности была создана в Джорджийском Технологическом Институте Атланта США с целью изучения социального поведения горилл с помощью моделирования их поведения участниками экспериментов...

Русский

2015-02-02

719 KB

0 чел.

ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ФАКТОРА ПРИСУТСТВИЯ В СРЕДАХ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ

Авербух В.Л., Авербух Н.В., Щербинин А.А., (Екатеринбург)

Присутствие является одним из основных факторов при изучении и проектировании сред виртуальной реальности. Однако, если при разработке различных симуляторов (начиная от автомобильных тренажёров и заканчивая подготовкой космонавтов) переживание пользователем присутствия представляется полезным (или, по крайней мере, невредным), то в случае систем компьютерной визуализации этот фактор оказывается неоднозначным. Дело в том, что полноценное присутствие, переживаемое как ощущение своего пребывания «там», в созданной компьютером реальности, кажется очень похожим на измененное состояние сознания (ИСС). В первую очередь это вызвано тем, что человек перестаёт осознавать окружающую действительность и «переносится» в некий искусственно созданный мир, забывая о том, где находится на самом деле. Цель систем компьютерной визуализации заключается в обеспечении анализа и интерпретации результатов компьютерного моделирования, зачастую очень сложного и абстрактного.

На момент начала наших исследований возник вопрос, может ли пользователь систем визуализации, переживая присутствие, анализировать и интерпретировать визуальные представления. Вопрос этот в значительной мере был связан с самоотчётом об ощущениях, возникших при демонстрации взаимодействия со средой виртуальной реальности. В рамках этой демонстрации на участников проводилось как зрительное (посредством полностью перекрывающих поле зрения очков), так и вестибулярное (посредством качающейся платформы) воздействие. Управление осуществлялось посредством «трехмерной» мыши. Данная система на базе среды виртуальной реальности была создана в Джорджийском Технологическом Институте (Атланта, США) с целью изучения социального поведения горилл с помощью моделирования их поведения участниками экспериментов [5], [6].

Человек, представивший отчёт, имел достаточные теоретические знания о виртуальной реальности, однако сам оказывался в ней впервые и на тот момент не был ознакомлен с целями исследования. Инструктаж перед взаимодействием был весьма кратким. Участнику объяснялось, что он станет молодой гориллой, проходящей социальную адаптацию в джунглях. Рекомендовалось активно взаимодействовать со средой. На саму процедуру отводилось несколько минут.

Испытательный стенд

Переживания участника демонстрации описывались следующим образом. Первые впечатления были связаны с чрезвычайно низким качеством реализованной в среде виртуальной реальности графики. Будучи специалистом в компьютерной графике, участник ясно различал графические элементы, из которых была составлена зелень джунглей и фигура приближающегося гориллы-самца. Создалось впечатление очень грубо реализованной полигональной графики.

Первые впечатления

Горилла в виртуальной реальности

(Иллюстрации взяты из [6])

После чего эти впечатления пропали, и наступил провал в воспоминаниях. Однако в среде виртуальной реальности что-то происходило. Потом было зафиксировано ощущение падения, медленно возникающая надпись «Загон горилл Атлантского зоопарка» (на английском) и «возвращение» в реальность, в помещение ангара, где проходила демонстрация. Организаторы эксперимента-демонстрации помогли снять очки, и сообщили, что участник плохо справился с ролью гориллы. Описанный в самоотчете провал в памяти напоминает аналогичное явление при гипнотическом трансе, когда человек переживает какие-то эмоции, совершает некие действия (реальные или воображаемые, но воспринимаемые как реальные), а, очнувшись от транса, не может этого вспомнить. Мы предполагаем, что столь сильный эффект виртуальной реальности в данном случае связан с полной заменой зрительных стимулов из реальной среды на искусственные стимулы и добавлением вестибулярной информацией (падение в яму, созданное качанием платформы), то есть с чрезвычайно сильным созданным эффектом погружения. Это, как и описанные в литературе признаки присутствия, в частности, потеря чувства времени, восприятие своего местонахождения в иллюзорном виде и т.п., порождало предположение о сходстве эффекта присутствия и измененного состояния сознания. Возможно, присутствие является одной из разновидности транса. Связанные с ИСС явления, в первую очередь в когнитивной сфере, сделали бы виртуальную реальность не подходящей для представления в зримом виде ментальных моделей. Целью нашего исследования был ответ на вопрос: может ли человек заниматься умственной деятельностью в виртуальной реальности и, в особенности, переживая эффект присутствия.

В [4] А.Е. Войскунский разделяет переживаемые испытуемыми на феномены на эффект присутствия в среде (испытываемый в ситуациях переживания Presence, описываемых концепцией погружения или переноса), и эффекта присутствия в деятельности (вовлечением).

Можно было предположить, что вариант вовлечения характерен для деятельности, связанной с анализом и интерпретацией данных. Однако нельзя было исключить возможность погружения (или переноса) в среду и, как мы предполагали, возникновения эффектов, характерных для ИСС, таких как нарушение схемы тела, выпадение переживаний из памяти и т.п. Такая ситуация, по нашему мнению, может стать серьезным препятствием при использовании сред виртуальной реальности в серьезных системах научной визуализации. Поэтому в нашем исследовании мы уделили много внимания проблеме переживания присутствия [1], [2], [3]. В ходе исследования испытуемым предлагалось выполнять задания интеллектуального теста «Кубики Коса» в виртуальной реальности.

В исследовании принимало 39 человек в экспериментальной группе (которые проходили тест в виртуальной реальности) и 35 в контрольной, проходившие этот же тест на экране ноутбука. Виртуальная реальность создавалась посредством стерео-очков Emagin Visor Z800, поддерживающих разрешение 800*600 пикселей. Такое же разрешение было установлено на ноутбуке, с которым работала контрольная группа. Тест состоял из двух серий - тренировочной и основной. В тренировочной испытуемым предлагались разноцветные кубики и предоставлялась возможность освоиться с управлением. Основная совпадает с классическим тестом «кубики Коса» - субтестом в тесте Векслера.

Управление кубиками осуществляется при помощи мыши: появляется кубическая «ловушка», позволяющая захватывать кубик и перемещать его требуемым образом. В ходе эксперимента фиксировалось время выполнения теста и количество ошибок. Обратим внимание, что последнее задание нашего варианта теста являлось усложнённым по сравнению с классическим вариантом теста из-за невозможности развернуть изображение. По этому заданию отдельным показателем фиксировался отказ от его решения - сразу же или после неудачной попытки. Также испытуемые давали самоотчет в открытой форме.

По результатам самоотчета следовало, что эффект присутствия испытали 16 человек из 39, то есть 41% испытуемых. При этом по критериям эффективности прохождения теста мы не обнаружили статистически значимых различий между ними и испытуемыми, не испытавшими эффекта присутствия - ни по времени, ни по количеству ошибок.

Из этих пятнадцати человек семеро указали лишь на частичное присутствие в виртуальной среде, при котором они одновременно осознавали, где находятся, и ощущали себя в виртуальном мире. Восемь указали на полное присутствие, в самоотчётах говорили, что им казалось, будто они находятся рядом с кубиками, указывали желание взять кубики в руки и т.п. Ещё один испытуемый сообщил о полном присутствии, но в своём описании указывал поглощённость задачей, а не средой.

Еще одно исследование было связано с просмотром испытуемыми в виртуальной реальности демонстрационных роликов. В роликах показывались картины природы и сцены полёта на драконе. Ролики предлагались как испытуемым из экспериментальной группы, которые решали тест в очках виртуальной реальности (39 человек), так и контрольной группе, которые решали тот же тест на экране (35 человек). Демонстрационные ролики при этом обеим группам предлагалось просмотреть в очках виртуальной реальности. В экспериментальной группе шестеро указали на полное присутствие и при решении теста, и при просмотре роликов. Из них четверо не решили последнее задание.

Трое (в том числе испытуемый, испытавший поглощённость задачей, а не средой) указали на полное присутствие при решении и отсутствие этого эффекта при просмотре роликов. Все они решили последнее задание.

Двое указали на частичное присутствие при решении и полное при просмотре роликов (из них один не решил последнее задание). Один человек указал на частичное присутствие во всех средах.

Четверо указали на частичное присутствие при решении и отсутствие этого эффекта при просмотре роликов. Из них один не решил последнее задание.

Кроме того, один человек не испытал эффекта присутствия при решении и испытал частичное при просмотре роликов (и не решил последнее задание).

Четыре человека, не испытав присутствия при решении задачи, испытали полное при просмотре роликов (причём из них двое не решили последнее задание).

Отметим, что в контрольной группе решение теста «кубики Коса» было свободно от влияния виртуальной реальности, так как проходило на экране. Среди них на полное присутствие при просмотре роликов в очках виртуальной реальности указало тринадцать человек. Среди них четыре не решили последнего задания, и один ошибся при его решении.

На частичное присутствие указало три человека, из них один не решил последнего задания и один ошибся при его решении.

При этом в контрольной группе только один человек, не решив последнего задания, не испытал эффекта присутствия при просмотре демонстрационных роликов.

Естественно, на основании результатов, полученных на такой малой группе, рано делать обобщающие выводы, однако очевидно, что, с одной стороны, сильнее эффект присутствие наблюдается среди людей, не справившихся с последним заданием, а во-вторых, закономерность не абсолютная, и исключения есть в обе стороны. Результаты контрольной группы показывают, что переживание присутствия не может служить причиной неспособности справиться с последним заданием, так как контрольная группа решала тест не в виртуальной реальности. Можно предположить о том, что на переживание эффекта присутствия и сложности с последним заданием влияет общий фактор. Возможно, речь идёт об особенностях когнитивной сферы, предположительно о некоторой некритичности восприятия «предлагаемой реальности».

Литература

1. Авербух Н.В. Психологические аспекты феномена присутствия в виртуальной среде.  Вопросы психологии.  Выпуск №5.  Сентябрь-октябрь 2010 г. Стр. 105-113.

2. Авербух Н.В., Щербинин А.А. Феномен «присутствия» в виртуальной реальности в контексте интеллектуальной деятельности человека // Седьмая международная научно-методическая конференция "Новые образовательные технологии в вузе, (НОТВ - 2010)" Сборник материалов, Часть 2, Екатеринбург, 2010. Стр. 155-157.

3. Авербух Н.В., Щербинин А.А. Феномен присутствия и его влияние на эффективность решения интеллектуальных задач в средах виртуальной реальности .  Психология. Журнал Высшей школы экономики. Том 8, № 4. 2011. Стр. 102 - 119

4. Войскунский А. Е., Селисская М.А. Система реальностей: психология и технология. Вопросы философии 2005, N 11, стр. 119-130.

5. Adams, E. "The Virtual Reality Gorilla-Rhino Test". 1998. [Электронный ресурс].

URL:

www.designersnotebook.com/Columns/010_The_VR_Gorilla-Rhino_Test/010_the_vr_gorilla-rhino_test.htm

6. Allison D., Wills B., Bowman D., Wineman J., Hodges L. F. The Virtual Reality Gorilla Exhibit. IEEE Computer Graphics and Applications. November/December 1997, pp. 30-38.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

38867. Совершенствование управлением постоянными и переменными затратами при формировании финансовых результатов на предприятии СПК «Куяштыр» Аскинского района 1.04 MB
  Понятие затрат предприятия существенно различается в зависимости от их экономического назначения. Четкое разграничение затрат по их роли в процессе воспроизводства является определяющим моментом в теории и практической деятельности. Переменные и постоянные затраты это два основных типа издержек.
38868. Призначення, будова і принцип роботи приладу типу МТМ-РЭ-160 366 KB
  Управління технологічними процесами з використанням автоматичних засобів включає в себе виконання наступних основних задач: контроль параметрів процесів (температури, тиску в апаратах, складу і якості рідин і газів і т. д.); регулювання параметрів (підтримання їх у заданих значеннях)
38869. Изучение системно-характерологических отношений личности с разным уровнем готовности к риску 247 KB
  Техногенные прорывы плотин дамб шлюзов перемычек аварии на коммунальных системах жизнеобеспечения и предприятиях внезапное обрушение зданий сооружений аварии на энергетических системах пожары взрывы транспортные аварии аварии с выбросом радиоактивных химических и биологических веществ; 3 экологическиеизменение состояния суши атмосферы гидросферы и биосферы; 4 биологические инфекционные заболевания эпидемии нашествия насекомых и животных и 5 социального характеравойны революции региональные конфликты и т. По...
38870. Разработка однолинейной схемы электрической подстанции 561.5 KB
  Расчет параметров короткого замыкания. Расчет параметров цепи короткого замыкания необходим для дальнейшей проверки выбранных токоведущих частей и оборудования подстанции по режиму короткого замыкания на термическую и электродинамическую стойкость и для проверки чувствительности релейной защиты. Последствиями термического и электродинамического воздействия токов короткого замыкания могут быть: механическое разрушение сборных шин частей аппаратуры токоведущих частей генераторов и трансформаторов; перегрев и расплавление...
38871. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ И ЗАЩИТЕ ДИПЛОМНЫХ РАБОТ (ПРОЕКТОВ) 432.5 KB
  В методических указаниях включены основные требования предъявляемые к структуре содержанию и оформлению дипломной работы проекта; краткие рекомендации по содержанию дипломной работы проекта и оформлению отзыва и рецензии; описана процедура защиты дипломной работы проекта. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ [5] 3 ВЫБОР ТЕМЫ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ ПРОЕКТА [5.3 Формулирование темы дипломной работы проекта [5.5] 4 НАУЧНОЕ РУКОВОДСТВО ДИПЛОМНОЙ РАБОТОЙ ПРОЕКТИРОВАНИЕМ [6] 5 ИЗЛОЖЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ ДИПЛОМНОЙ РАБОТЫ ПРОЕКТА [7] 6 СТРУКТУРА И...
38872. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ДИПЛОМНЫХ РАБОТ 619.5 KB
  Дипломная работа - выпускная квалификационная работа студента, предназначенная для объективного контроля степени сформированности знаний, умений и навыков решать задачи по видам профессиональной деятельности, установленным образовательным стандартом специальности, и предусматривающая проведение анализа и разработки актуальных вопросов, проблем в соответствующей области знаний согласно требованиям задания на выпускную квалификационную работу.
38873. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до виконання розділу «ОХОРОНА ПРАЦІ » в дипломних проектах 406 KB
  Передбачити в технологічних цехах та відділеннях де може статися вибух пожежа отруєння людей відділення отримання спирту та інші аварійне освітлення. Основними організаційними заходами є: експлуатація обладнання у відповідності з технічними характеристиками згідно паспорту заводувиробника; проведення своєчасного профілактичного ремонту обладнання; розміщення обладнання з підвищеним рівнем шуму і вібрації в ізольованому приміщенні дробильнопресове відділення; дотримання режимів праці та відпочинку; використання...
38874. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО ВИКОНАННЯ дипломної роботи 200.5 KB
  Мета роботи – презентація студентом вміння виконувати наукове дослідження з теорії та вміння використовувати теоретичні знання для вирішення конкретних практичних завдань, а також виявлення ступеня підготовки випускника до самостійної практичної діяльності.
38875. Производство леворина. Ферментация с получением мицелиальной массы 295 KB
  Массовая доля основного вещества не менее 985; 2.Массовая доля влаги не более 05; 3.Массовая доля веществ нерастворимых в соляной кислоте не более 01 В состав питательной среды на ферментации 4.Массовая доля влаги не более 9; 5.