]]>
]]>
  • Новости
  • Темы
    • Экономика
    • Здоровье
    • Авто
    • Наука и техника
    • Недвижимость
    • Туризм
    • Спорт
    • Кино
    • Музыка
    • Стиль
  • Спецпроекты
  • Телевидение
  • Знания
    • Энциклопедия
    • Библия
    • Коран
    • История
    • Книги
    • Наука
    • Детям
    • КМ школа
    • Школьный клуб
    • Рефераты
    • Праздники
    • Гороскопы
    • Рецепты
  • Сервисы
    • Погода
    • Курсы валют
    • ТВ-программа
    • Перевод единиц
    • Таблица Менделеева
    • Разница во времени
Ограничение по возрасту 12
KM.RU
Наука и техника
Главная → Наука и техника → Технологии
Версия для печати
  • Новости
  • В России
  • В мире
  • Экономика
  • Наука и техника
    • Наука
    • Технологии
    • История
    • Энциклопедия
    • Игры
  • Недвижимость
  • Авто
  • Туризм
  • Здоровье
  • Спорт
  • Музыка
  • Кино
  • Стиль
  • Телевидение
  • Спецпроекты
  • Книги
  • Telegram-канал

Виртуальную реальность освоили насекомые и мыши

13:20 25.09.2016

В журнале Nature появилась интереснейшая публикация на тему виртуальной реальности

Ученые создали специальную установку, на которой мышь фиксируется за голову, при этом у грызуна есть возможность бежать по своеобразной беговой дорожке – шару, который крутится в любую сторону. Движение шара распознается компьютером и позволяет системе понимать, в какую сторону бежит мышь, чтобы сгенерировать соответствующее изображение. Сцена подается на экран в форме тора, охватывающий почти все поле зрения мыши.


Иллюстрация из статьи [Harveyetal., 2009.]

Суть эксперимента в том, что мышь решает навигационную задачу, передвигаясь по виртуальному лабиринту (созданному, кстати, на движке Quake2), в одном из уголков которого спрятана «награда»: когда мышь достигает нужной точки, по трубочке ей подается подкрепление сладкой водой. При этом ученые следят за так называемыми нейронами места (placecells) в гиппокампе благодаря тому, что голова мыши на самом деле неподвижна. Зафиксированная голова позволяет наблюдать за активностью живых нейронов через специальное окно с помощью двухфотонного лазерного микроскопа. Причем для того, чтобы наблюдать клетки именно гиппокампа, пришлось удалить небольшой слой лежащей над ним коры (проделать такую манипуляцию с человеком конечно никто не позволит, это возможно только в редчайших медицинских случаях).

Таким образом, ученые изучают, как клетки нашего мозга позволяют ориентироваться в пространстве всем млекопитающим, а значит не только грызунам, но и нам, людям.

В результате работы установлено: нейроны, отвечающие за навигацию, так называемые gridcells (координатные нейроны), bordercells, headdirectioncells (нейроны направления головы) проявили активность, соответствующую навигации в реальном мире. То есть использование виртуальной реальности для изучения того, как мозг осуществляет навигацию, вполне валидно.

Системы виртуальной реальности для грызунов нашли свое развитие, получая различные модификации: в 2014 похожая виртуальная реальность (VR) для крыс только с коническим экраном была создана так, что крыса еще может поворачиваться на сфере, аппаратура закреплена на голове специальной гибкой «рукой». В данной системе голова грызуна не фиксирована, и поле зрения составляет 360°.[Aronovetal, 2014]

Кажется, что виртуальная реальность для грызуна – это что-то экзотичное, но не спешите с оценочными суждениями, все относительно, вот вам виртуальная реальность для бабочки. Это система для симуляции полета насекомого, которая включает визуальное, ольфакторное, механическое воздействие, а также многоканальную запись нейрофизиологических параметров.[Gray, 2002]

В качестве модельного организма используется Бражник табачный (Manducasexta). Бабочка крепится передней частью (грудью) к подставочке на клей - подопытные насекомые часто одноразовые, таковы уж будни науки. Перед ней стоит экран с визуальной информацией (снова на игровом движке), источник потока воздуха, в который может подаваться феромон – привлекающий самца запах самки. Движения брюшка вправо-влево снимаются оптическим датчиком, это позволяет системе отслеживать, куда насекомое хочет повернуть в полете, и записывать виртуальную траекторию в игровом пространстве для последующего анализа. Виртуальный мир представлен ровной плоскостью с беспорядочно расположенными на ней «подушками» - небольшими препятствиями. Так как отслеживаются только повороты вправо-влево, полет на самом деле происходит в одной плоскости, с постоянной скоростью, примерно соответствующей скорости полета бражника – каждая виртуальная реальность имеет свои ограничения.


Иллюстрация из статьи [Gray, 2002]

В ходе такого эксперимента насекомые показали способность осуществлять навигацию в виртуальном пространстве в ответ на выпуск феромона, и их траектории были подобны траекториям, наблюдаемым в свободном полете. Но просто полетать по виртуальной площадке недостаточно, в брюшную нервную цепь насекомого вводятся зонды для записи активности нейронов его ЦНС.

Другой подход использовал автор из Японии [Sakuma, 2002]. В его установке самец тутового шелкопряда мог свободно ходить по сфере, положение которой компенсировалось так, чтобы в реальности насекомое всегда оставалось наверху. Никакого визуального ряда шелкопряду не предлагалось, вместо этого ему оставалось положиться лишь на обоняние. В ход снова пошли феромоны, максимальный выпуск которых осуществлялся, когда самец направлялся к их виртуальному источнику. Есть еще ряд публикаций о виртуальной реальности для свободно летающих или ползающих насекомых – пчел, пауков, плодовых мушек.

Что же касается приматов, то для них нет необходимости изобретать велосипед заново. Как показали эксперименты, шимпанзе и даже более примитивные макаки-резусы вполне способны принять правила игры и ходить по 3D-лабиринтам с помощью джойстика и обычного плоского экрана. В одном из таких экспериментов по лабиринту были развешены специальные визуальные знаки и, как полагается, в каком-то месте спрятана награда, найти которую можно, если сориентироваться по этим знакам. Шимпанзе показали эффективность на одном уровне с детьми 3-6 лет.

Подытожив, можно с уверенностью сказать, что комплекс приборов, обманывающих органы чувств, можно создать различным образом, для разных видов и разных исследовательских задач.

Технологии виртуальной реальности используются людьми как в мире развлечений, так и для вполне серьезных задач – в инженерии, обучении и т.д. Затронет ли развитие цифрового мира так же широко и животных? Некоторые исследователи говорят, что все возможно. Что ж, выражение «зверь-машина» обретает новый смысл и возможно, скоро VR не только поможет раскрыть тайны мозга и ориентации в пространстве, но и ваш питомец будет иметь возможность поиграть в виртуальном пространстве, пока вас нет дома.

Создание систем виртуальной реальности для животных - это не (только) гиковское развлечение, это еще и актуальное направление на стыке биологии, нейробиологии и инженерии.

Когда люди вовсю уже бегали по виртуальному пространству с винтовкой наперевес, возможность такой навигации по воображаемому миру для других существ была под вопросом. Первыми после человека мир 3D-игр освоили наши братья по разуму и ближайшие родственники на дереве эволюции – шимпанзе. Но о них после.

Резонный вопрос про животных в VR–зачем? Погружение животного в такую систему дает возможность использования диагностического оборудования (энцефалография, invivoмикроскопия) на неподвижном зверьке, который виртуально перемещается по пространству или находится в виртуальной сцене. Так можно изучать, например, работу мозга вживую при решении навигационных задач.

Виртуальная реальность должна создавать эффект погружения в виртуальную сцену, поэтому важно учитывать параметры зрения того вида, для которого система создается. Нюансы вывода визуальной информации очень разные – сравните глаза крысы и глаза мотылька. Кстати, отчасти поэтому шимпанзе первыми освоили виртуальную реальность среди животных: 3D-игры на плоском экране компьютера они, так же как человек, могут воспринимать объемно, так как их зрение несколько сходнос человеческим. А, например, глаза крысы не только смотрят вверх и в стороны, давая охват почти всей верхней полусферы, они еще имеют небольшое наложение полей зрения правого и левого глаза. При этом глаза могут поворачиваться несинхронно, так что один глаз может смотреть вперед, а другой, например, вбок.  

Автор: Белла Юрьева, ведущий инженер VE Group 

Темы: Высокие технологии в мире, Технологии и решения
Расскажите об этом:
0

Подписаться на KM.RU в Telegram

Сообщить об ошибке на km.ru_new@mail.ru

Комментарии читателей Оставить комментарий

  1. 27.09.2016, 12:06
    Гость: Константин

    Почитал комментарии по поводу создания новых игр. Господа, а Вы не задумывались, что это предтеча разработки новых моделей самонаведения боевых частей ракет? Причём абсолютно помехоустойчивых?

    • ответить
    • ветвь обсуждения
  2. 27.09.2016, 12:04
    Гость: Константин

    Короче, идеальный потребитель, в "Понедельник начинается в субботу" у братьев Стругацких. осталось свернуть пространство и закуклиться.

    • ответить
    • ветвь обсуждения
  3. 26.09.2016, 20:18
    Гость: Европеец

    Я Вам скажу - из всех напрограмированных высшими существами постирующих на КМ - я самый удачный !
    Я собой доволен, не жалуюсь, не обвиняю кого то в том, что меня плохо напрограмировали или жидко кормят.
    Многие остальные недоделки.

    • ответить
    • ветвь обсуждения
  4. 26.09.2016, 20:16
    Гость: Европеец

    I would not consider your statement as valid.
    Англичан так скажет Вам, что не считает Ваш аргумент обоснованным (valid). "Обоснованным" неточный перевод - вот почему ученые не переводят это слово а просто используют зная точно что имеется ввиду.

    • ответить
    • ветвь обсуждения
  5. 26.09.2016, 16:02
    Гость: :)

    Валидность - распространенный у ученых-экспериментаторов термин.

    • ответить
    • ветвь обсуждения
Все комментарии (11)
]]>
]]>
Выбор читателей
Баку выразил протест в связи с задержанием азербайджанцев в Екатеринбурге
Точка раздора: в Баку кипят страсти вокруг ареста азербайджанцев в Екатеринбурге
МИД Армении призвал Россию не вмешиваться в дела страны
© KM.RU
«Может, и по башке кому-то прилетит»: Резкий рост квартплат в июле вновь поставил вопрос — откуда такие цифры взялись?
]]>
Агрегатор 24СМИ
]]>
Избранное
Кинопремьера «У самого Белого моря»: возвращаюсь к Отцу — бьется в тесной печурке огонь
Западный фронт «СанктПитерБлюз»
Театральная премьера «Бешеный хворост»: митинги не посещать и товарищей сдавать - учат в школе
Наконечный «Детство» (рецензия на клип)
«Моральный кодекс», 22 февраля, «Главклуб»
ТОП-3 модели лучших беспроводных наушников 2022
Бич современного поколения: авитоминоз
«Ундервуд», 12 апреля,VK GIPSY
Общпит «Штурм ледяной крепости» (CD-издание)
«Рыбный день» – очередной повод посмеяться над СССР
Средняя Саксония: поворот или раскол
официальный сайт © ООО «КМ онлайн», 1999-2025 О проекте ·Все проекты ·Выходные данные ·Контакты ·Реклама
]]>
]]>
Сетевое издание KM.RU. Свидетельство о регистрации Эл № ФС 77 – 41842.
Мнения авторов опубликованных материалов могут не совпадать с позицией редакции.

Мультипортал KM.RU: актуальные новости, авторские материалы, блоги и комментарии, фото- и видеорепортажи, почта, энциклопедии, погода, доллар, евро, рефераты, телепрограмма, развлечения.

Карта сайта


Подписывайтесь на наш Telegram-канал и будьте в курсе последних событий.


Организации, запрещенные на территории Российской Федерации
Telegram Logo

Используя наш cайт, Вы даете согласие на обработку файлов cookie. Если Вы не хотите, чтобы Ваши данные обрабатывались, необходимо установить специальные настройки в браузере или покинуть сайт.