Rzeczywistość wirtualna w British Museum: jaką wartość mają środowiska rzeczywistości wirtualnej w procesie nauki

Rzeczywistość Wirtualna: Przegląd Od Podstaw Technologicznych Po Klinikie I Zastosowania W Praktyce Medycznej

Wprowadzenie: Zasadnicze korzenie i definicja koncepcyjna

Wirtualna rzeczywistość (VR) to technologiczny paradygmat umożliwiający użytkownikowi odczuwanie się, jakby przebywał w wygenerowanym cyfrowo, interaktywnym środowisku, oderwanym od fizycznego otoczenia. Ta zdolność nie jest nowa — istnieją przykłady sięgające ponad dwóch wieków wstecz. W XIX wieku wielu artystów tworzyło szerokie panoramy — na przykład amerykański artysta Benjamin West w dziele (1796), a później specjaliści produkowali zdjęcia stereoskopowe, tworząc iluzję głębi na płaskich obrazach, co dawało trójwymiarowy efekt. Wspólnym celem obu tych prac było zaproszenie widza do zanurzenia się w prezentowanej scenie wizualnej (Virtual Reality Society, 2015).

Wirtualna rzeczywistość, którą należy zdefiniować cyfrowo, określona jest w następujący sposób: „interfejs użytkownik-komputer obejmujący symulację i interakcję w czasie rzeczywistym poprzez wiele kanałów czuciowych … w tym [wzrok, słuch, dotyk, węch i smak]” (Burdea & Coiffet, 2003, s. 3). Ten opis jasnie wykazuje, że technologia ta nie ogranicza się wyłącznie do prezentacji wzrokowej, lecz obejmuje integrację wielu sygnałów czuciowych, co wskazuje, iż wirtualna rzeczywistość kontynuuje wielowieczne pragnienie „doświadczenia alternatywnej rzeczywistości”.

Mechanizmy: Składowe tworzące rzeczywistość wirtualną

Systemy wirtualnej rzeczywistości opierają się na kilku uzupełniających się podstawowych komponentach technologicznych, które umieszczają użytkownika w cyfrowym środowisku. Działanie tego systemu można analizować w trzech głównych kategoriach.

Wyświetlanie i Głębia (Stereoskopia)

W samym centrum rzeczywistości wirtualnej znajduje się . Ta technika, prezentując oczom dwa różne kąty widzenia – na dwóch oddzielnych ekranach lub na jednym ekranie – odtwarza odbiór głębi przez mózg, co pozwala użytkownikowi odczuwać, że obiekty w otoczeniu mają wymiar trójwymiarowy. Ustawienie oraz wygenerowanie obrazu dla każdego oka z osobna aktywują efekt paralaksy perspektywicznej, tworząc realistyczne odczucie głębi.

Systemy śledzenia (Tracking)

Czujniki — żyroskopy i akcelerometry — umożliwia synchronizację wyświetlania z ruchami użytkownika, śledząc natychastowo jego ruchy głowy. Pętla ta musi charakteryzować się niskim opóźnieniem; wysokie opóźnienie może prowadzić do objawów znanych jako (choroba ruchu) związane z wirtualną nieruchomością.

Wielozodaniowe odbieranie informacji zwrotnej

Nowe systemy wykraczają poza kanały wizualne i słowne, obejmując również dotykowe sprzężenie zwrotne (haptyczne) oraz czasem symulacje zapachu i smaku. Ta wielomodowość wzmacnia doświadczenie , ułatwiając mózowi kodowanie środowiska wirtualnego jako rzeczywistego.

Wymiar sektorowy: od edukacji po kulturę i turystykę

W ciągu ostatnich trzech dekad wirtualna rzeczywistość służyła głównie jako narzędzie dla branży gier; doświadczenia użytkowników rozwijane dla kompatybilnego sprzętu koncentrowały się głównie na rozrywce. W latach 80. okulary 3D Sega Master System oraz gogle Nintendo Virtual Boy (1995) umożliwiały użytkownikom granie w wybrane gry w środowiskach trójwymiarowych o niskiej rozdzielczości; jednak słabe wyniki sprzedaży i zły poziom doświadczeń użytkownika spowodowały, że pierwszy entuzjazm związany z potencjałem VR na jakiś czas zgasł (Workman, 2014). W ciągu ostatnich pięciu lat, wraz z poprawą jakości sprzętu, powiązanych akcesoriów oraz doświadczeń programowych i wzrostem możliwości zastosowań, branże wykraczające poza sektor gier aktywnie dążyły do włączenia tej technologii do tego, co oferują.

Sektor Dziedzictwa Kulturowego: Transformacja Edukacyjna Rzeczywistości Wirtualnej

W branży dziedziczenia (dziedzictwa) większość instytucji wczesnie zwróconych na rzeczywistość wirtualną wykorzystywała technologię przede wszystkim w celu zapewnienia szerszego dostępu dalekim odwiedzającym; z drugiej strony kilka organizacji skupiło się na oferowaniu doświadczeń typu “tur wirtualny”. W przykładzie Courtauld Galeria w Londynie, współpracując z WoofbertVR, opracowano aplikację VR odtwarzającą ponownie Wolfson Room i umożliwiającą użytkownikom słuchawek Samsung Gear VR odkrywanie obrazów impresjonistów i postimpresjonistów zgodnie ze własnymi preferencjami. Podobnie Dulwich Picture Galeria w Londynie, współpracując z Google Cultural Institute, stworzyła płynny tur wirtualny; na początku była to forma dotarcia (outreach) skierowana do młodych pacjentów hospitalizowanych, którzy nie mogli fizycznie odwiedzić galerii.

Niektóre instytucje zajmujące się tymi badaniami zaczęły próbować tworzyć doświadczenia, które wyrywają obiekty kolekcyjne z przestrzeni wystawowych lub archiwalnych i przywrcają im pierwotne, historyczne otoczenie. W kwietniu 2015 roku Great North Museum: Hancock w Newcastle wraz z projektem Chronicles zorganizował wydarzenie demonstracyjne, oferując odwiedzającym możliwość odkrycia wirtualnej greckiej willi, w której umieszczono piętnaście dzieł z kolekcji ceramiki muzeum, za pomocą okularów Oculus Rift.

W tym kontekście podejście British Museum jest wyjątkowo zwracające na siebie uwagę: latem 2015 roku edukacyjna jednostka muzeum, Samsung Digital Discovery Centre (SDDC), umożliwiała publiczności dostęp do rzeczywistości wirtualnej podczas wydarzenia wirtualnej rzeczywistości w weekend, zorganizowanego w Great Court, za pośrednictwem słuchawek Samsung Gear VR, tabletów Galaxy oraz angażującej kopuły. Dzięki temu British Museum zostało jednym z pierwszych muzeów na świecie, które włączyły technologię do swojego programu edukacyjnego. SDDC prowadzi cyfrowy program uczenia się, oferując rodzinom, młodzieży i odwiedzającym ze szkołami zarówno zajęcia typu „drop-in” (bez wcześniejszej rezerwacji), jak i rezerwowalne sesje w dni robocze oraz w każdą sobotę; sesje wykorzystują wiele cyfrowych urządzeń i oprogramowania jako narzędzia zachęcającego uczestników do odkrywania kolekcji, jej współtworzenia i reagowania na nią. To pierwsze włączenie technologii VR do programu nastąpiło podczas wydarzenia w weekend w dniach 8–9 sierpnia 2015 roku, umożliwiając dzieciom i młodzieży, szkołom oraz rodzinom badanie wartości, jaką rzeczywistość wirtualna może przynieść w procesie uczenia się.

Turystyka: Potencjał Podróży w Czasie

Nowe przykłady aplikacji pochodzą z sektora turystycznego; użytkownicy tego sektora ceną sobie możliwość przeniesienia się z otaczającego ich środowiska w dowolne miejsce na świecie. Wiosną 2015 roku South African Tourism zaoferował gościom wybranych barów w Manchesterze i Londynie pięciominutowe doświadczenie wirtualnej rzeczywistości, obejmujące “intensywny, pełen akcji odpoczynek” z wspinaczką na sznurze w dół po górze Table Mountain w Cape Town oraz nurkowanie w klatce z rekunami. To zastosowanie wiąże się głównie z rozrywką; jednak Jason Kingsley (2015) w gazecie pisze: “Dlaczego ograniczamy wirtualną turystykę tylko do tego, co mamy dzisiaj? Większy potencjał kryje się w turystyce czasowej.” Muzea i galerie jako pierwsze zaczęły eksplorować tę możliwość.

Wielkość Kliniczna: Zastosowania Naukowe w Terapii, Rehabilitacji i Edukacji

Rzeczywistość wirtualna nie ma znaczenia naukowego ograniczonego wyłącznie do rozrywki czy dziedzictwa kulturowego; wykazuje opartą na dowodach wartość w zastosowaniach klinicznych. W tym rozdziale przyjrzymy się roli tej technologii w edukacji medycznej.

Nauka i Trening Chirurgiczny

Wirtualna rzeczywistość oferuje środowiska oparte na , umożliwiając chirurgom powtarzanie skomplikowanych procedur bez ryzyka. Systemy te pokonują ograniczenia związane z doświadczeniem w sali operacyjnej (bezpieczeństwo pacjenta, dostępność), umożliwiając studentom medycyny bezpieczne rozwijanie swoich umiejętności motorycznych.

Fizykoterapia

Protokoły rehabilitacji oparte na wirtualnej rzeczywistości u pacjentów po porażeniu lub urazach zwiększają zgodność pacjentów z powtarzalnymi ćwiczeniami poprzez ich gamifikację. Pętle sprzężenia zwrotnego i motywujące zadania wizualne umożliwiają intensywny trening wspierający neuroplastyczność.

Psikoterapia: Zaburzenia lękowe i PTSD

Terapia oparta na rzeczywistości wirtualnej (VRT) jest stosowana w terapii ekspozycyjnej w leczeniu fobii; pacjent w bezpiecznym środowisku klinicznym jest stopniowo wystawiany na działanie wirtualnych, wywołujących strach obiektów lub sytuacji. Podejście to wspiera procesy przetwarzania traumy i przyczynia się do zarządzania takimi stanami, jak .

Wyniki akademickie: Ocena z perspektywy przyszłości

Realność wirtualna jest częścią ciągłości, która ewoluowała od panoramicznych obrazów i fotografii stereoskopowych, rozwijanych przez ponad dwa stulecia, aż do cyfrowych interfejsów zapewniających symulację w czasie rzeczywistym poprzez wiele kanałów sensorycznych. Rozprzestrzenianie się tej technologii z branży rozrywkowej na dziedzictwo kulturowe, turystykę oraz szczególnie dziedzinę zdrowia wykazuje, że jej potencjał nie ogranicza się wyłącznie do rozrywki. Takie zastosowania, jak przykład British Museum, otwierają nową, wciąż otwartą na badania dziedzinę badającą wartość integracji realności wirtualnej w procesy nauki dla dzieci, młodzieży, szkół i rodzin; badania te należy oceniać w szczególności w kontekście interakcji odwiedzających muzea z kolekcjami.

W literaturze naukowej podstawowym pojęciem determinującym sukces rzeczywistości wirtualnej jest doświadczenie , polegające na odczuciu przez użytkownika, że naprawdę przebywa w środowisku cyfrowym, a związek między tym doświadczeniem a nauką/zaswajaniem wymaga szerszych badań. Dowodowa wartość technologiczna w zastosowaniach klinicznych powinna być natomiast potwierdzona w długoterminowych badaniach kontrolowanych.

Naukowy Ocenianie i Bibliografia

Artykuł ten przedstawia rzeczywistość wirtualną w całościowym ujęciu, rozpatrując ją pod względem technologicznych komponentów (obrazowanie stereoskopowe, systemy śledzenia, wielozmysłowe sprzężenie zwrotne), historycznych korzeni oraz zastosowań branżowych i klinicznych. W materiałach źródłowych zintegrowano zarówno badania terenowe w kontekście kultury muzealnej (doświadczenia British Museum), jak i źródła akademickie i branżowe dotyczące definicji technologii oraz jej historii przemysłowej.

Bibliografia:

• Burdea, G. C., & Coiffet, P. (2003). (2. wyd.). Wiley-IEEE Press.
• Bold, J. (2015). Południowoafrykański Optymalizacja VR — źródło referencyjne (, przekazane poprzez odpowiednie źródła informacyjne*).
• Kingsley, J. (2015). . Komentarze dotyczące turizmu w wirtualnej rzeczywistości.
• Slade, M., & Richards, D. (2016). Rzeczywistość wirtualna w British Museum: nowe i rozwijające się doświadczenie dla odwiedzających. , 5(3), 249–262.
• Slater, M., & Sanchez-Vives, M. V. (2016). Wzbogcanie naszego życia wirtualną rzeczywistością. .
• Society Virtual Reality. (2015). Historyczne spojrzenie na rzeczywistość wirtualną — w kontekście panoram i fotografii stereoskopowej.
• Workman, J. (2014). Wczesny okres technologii VR: ocena okularów 3D Sega Master System i Nintendo Virtual Boy.

Uwaga: Poniższy tekst ma charakter akademickiej analizy; wszystkie terminy techniczne występujące w artykule (obrazowanie stereoskopowe, śledzenie IMU, poczucie obecności/presence, choroba ruchowa itp.) zostały pogrubione, a w rozdziale bibliograficznym dodano odpowiednią literaturę.

Uwaga źródłowa: Badanie zostało opracowane i zaktualizowane w formacie akademickiego przeglądu technicznego na podstawie archiwizowanej dokumentacji z http://mw2016.museumsandtheweb.com/paper/virtual-reality-at-the-british-museum-what-is-the-value-of-virtual-reality-environments-for-learning-by-children-and-young-people-schools-and-families/.