3 miesiące temu

Wirtualna rzeczywistość dla zwierząt

Gdyby poza ludźmi inne zwierzęta również fascynowały się science fiction, to poniższa informacja mogłaby się im spodobać. Z myślą o nich naukowcy stworzyli nowy system wirtualnej rzeczywistości!

Wirtualna rzeczywistość (ang. VR — virtual reality) to szerokie pojęcie składające się z kilku elementów, które w istocie sprowadzają się do wspólnego mianownika — interaktywnej i realistycznej symulacji stworzonej przy pomocy zaawansowanego sprzętu informatycznego. W ostatnich latach stała się wyjątkowo chodliwym tematem w branży technologicznej.

Obecnie najczęściej kojarzonym z VR urządzeniem są specjalne okulary pozwalające zanurzyć się w wirtualnym świecie. Największa gałąź tego przemysłu dotyczy celów rekreacyjnych takich jak tworzenie gier wideo czy zwiedzanie ciekawych miejsc bez wychodzenia z domu. Jednak VR ma też dużo zastosowań naukowo-edukacyjnych począwszy od szkolenia pilotów na specjalnych symulatorach, a skończywszy na badaniu zachowań zwierząt.

Holodek dla zwierząt

Właśnie do tego ostatniego celu grupa naukowców z Niemiec i Austrii stworzyła ostatnio aparaturę do symulowania sztucznej rzeczywistości. Wraz z niezbędnym systemem informatycznym nazwali ją FreemoVR, co z języka angielskiego nawiązuje do możliwości swobodnego poruszania się zwierząt w czasie eksperymentów. Jej głównym elementem jest zestaw wyświetlaczy, z których buduje się swego rodzaju areny do badań zachowań zwierząt. Generowany przez nie obraz reaguje na zachowanie umieszczonych wewnątrz stworzeń dzięki zestawowi kamer oraz czujników bacznie obserwujących i analizujących każdy ich ruch.

Na zdjęciu widoczny jest cylinder o wysokości około 1 metra. Nad nim znajduje się zestaw kamer i czujników. Ściany cylindra wyścielone są od wewnątrz elastycznymi ekranami, które wyświetlają obraz - rajską wyspę.

Cylindryczna arena do badań nad zachowaniem Muszki owocówki. Zestaw kamer i czujników śledzi każdy ruch owada i analizuje przy pomocy komputera. Dzięki temu obraz na elastycznych wyświetlaczach może dowolnie dostosowywać się do lotu muszki. Źródło: IMP/IMBA Graphics Department.

Co ważne, system potrafi generować hologramowe obiekty 3D. Jeden z jego twórców porównał nawet całość do pomieszczenia o nazwie “holodek”, z serialu science fiction Star Trek, służącego do symulowania wirtualnej rzeczywistości nieodróżnialnej od tej niewirtualnej. Głównym wyzwaniem przy projektowaniu FreemoVR było stworzenie na tyle wiarygodnej symulacji, aby badane zwierzęta dały się na nią nabrać.

Jak podają twórcy systemu, cel ten został osiągnięty. Z powodzeniem wykreowano sztuczną rzeczywistość, której uległy badane zwierzęta z trzech różnych gatunków: rybki Danio pręgowanej, myszy oraz muszki owocówki. Zgodnie z przewidywaniami ich zachowanie uzależnione było od warunków widocznych na otaczającym je wyświetlaczu, które z kolei mogły zmieniać się w zależności od poczynań badanych stworzeń. Nieświadome zwierzęta starały się przystosować do aktualnej sytuacji, ujawniając przy tym ciekawe zachowania.

Rzeczywistość nie do odróżnienia

Aby sprawdzić, czy badane osobniki rzeczywiście dały się nabrać na wirtualną rzeczywistość, naukowcy przeprowadzili kilka eksperymentów. W pierwszym z nich umieszczono mysz na specjalnej platformie w kształcie obręczy. Wyświetlany pod nią obraz szachownicy miał za zadanie spowodować złudne wrażenie, że jedna połowa okręgu znajduje się wyżej niż druga. Bojące się wysokości myszy szybko przemieszczały się na tę “niższą” stronę.

 

Na zdjęciu widoczna myszka stojąca na niewielkiej platformie w kształcie obręczy. Pod spodem znajduje się ekran wyświetlający biało czarną szachownicę. Prawa część platformy znajduje się nad szachownicą o drobnych kwadratach, a lewa nad szachownicą o dużych kwadratach. Taki obraz daje złudne wrażenie, że prawa część platformy znajduje się na wyższej wysokości niż lewa ze względu na zaburzoną perspektywę.

Mysz na platformie w kształcie okręgu. Wąska kratownica po prawej powoduje wrażenie większej wysokości, przez co wprowadzone do eksperymentu gryzonie znacznie częściej kierowały się na lewą stronę. Źródło: IMP/IMBA Graphics Department.

W innym doświadczeniu naukowcy umieścili w zbiorniku młodą rybkę Danio, chcąc zbadać jej reakcję na wyświetlane wokół niej stada obcych z klasycznej gry na automaty Space Invaders. Jak się okazało, wraz z pojawieniem się cyfrowych ufoludków zwierzę całkowicie zmieniło swoje zachowanie, a konkretnie trajektorię ruchu. Zamiast jak zwykle pływać wokół zbiornika, rybka uciekała do jego środka, być może w obawie przed kosmicznymi najeźdźcami.

Na zdjęciu widoczne stado hologramowych ufoludków z gry Space Invaders "latających" w zbiorniku wokół rybki. Oprócz tego znajdują się tu dwa słupki różniące się kolorem.

Czerwona kropka na zdjęciu po lewej to ryba, a jasne plamki to kosmici. Dwa słupki pełniły funkcję “portali” aktywujących lub dezaktywujących najazd obcych. Rybka nie była jednak w stanie nauczyć się tej zasady, mimo że jej zachowanie zmieniało się wraz z pojawieniem się kosmitów. Źródło

Badacze stworzyli także model fotorealistycznej rybki, aby sprawdzić, czy zwierzę nawiąże więź społeczną ze swoim wirtualnym odpowiednikiem. Zgodnie z wynikami prawdziwe zwierzę dostosowywało swój ruch do komputerowego kompana. Jest więc to przykład tworzenia się swego rodzaju prostego stada (ławicy) pomiędzy rzeczywistą a sztuczną rybą.

Technologia przyszłości

O wyjątkowości tego systemu świadczy, chociażby fakt, że zwierzęta badane przy jego pomocy mogą się swobodnie poruszać. Do tej pory eksperymenty z użyciem wirtualnej rzeczywistości wymagały unieruchomienia badanego stworzenia. Technologia ta stanowi więc przełom w badaniach nad zachowaniem zwierząt i mechanizmami stojącymi za ich poczynaniami.

Oprócz rozwoju biologii behawioralnej VR ma w przyszłości posłużyć także do testowania leków przeciwlękowych, których działanie wpływa na zachowanie pacjenta. Po rozszerzeniu aparatury badawczej o sprzęt do badań neurobiologicznych wirtualna rzeczywistość stanie się także cennym narzędziem do poznawania i zrozumienia pracy naszego umysłu. Wszystko dlatego, że działanie mózgu ludzkiego i wielu innych zwierząt ma ze sobą mnóstwo wspólnego.

Dożyliśmy więc czasów, gdy wizja z popularnego serialu science fiction krok po kroku staje się rzeczywistością. Choć technologia VR wciąż nie osiągnęła swoich pełnych możliwości, to dobrze jest wiedzieć, że jej potencjał jest wykorzystywany do rozwoju nauki i medycyny.