提供模拟体验的系统的技术特性是沉浸感的关键维度。为了创造临场感并尽可能真实地重现驾驶员的行为,我们需要可靠的驾驶模拟器,让驾驶员高度沉浸其中。本研究调查了驾驶模拟器的系统沉浸感对驾驶员在驾驶有条件自动驾驶汽车时大脑活动的影响。19 名参与者驾驶了大约 40 分钟,同时使用脑电图 (EEG) 记录了他们的大脑活动。我们发现系统沉浸感对枕骨和顶骨区域有显著影响,主要是在高 Beta 带宽。在 Theta、Alpha 和低 Beta 带宽中没有发现任何影响。这些发现表明,系统沉浸感可能会影响驾驶员的生理唤醒,从而影响他们的认知和情绪过程。关键词:沉浸感、脑电图、驾驶模拟器、自动驾驶汽车、模拟环境
人们对 VR/AR 技术的兴趣日益浓厚,源于它们新颖的交互、模拟和抽象元素表示,为学习提供了新的可能性。人们认为,这些沉浸式特性可以增强内在动机,并在学习活动中调动认知资源 [67]。媒体学习的认知情感理论 (CATLM) 表明,沉浸式技术提供的高度感官丰富性和互动性可以培养内在动机,同时减少学习所需的脑力劳动 [28, 54]。此外,沉浸式学习的认知情感模型 (CAMIL) 认为,这些技术的高度沉浸感所产生的临场感和能动性可以促进内在动机,但也可能导致更高的外部认知负荷,因为信息的丰富性和复杂性 [50]。根据这些模型,VR/AR 技术被认为对学习者更有吸引力,因为它们能够创造沉浸式体验,吸引注意力并提高学习成果。沉浸式环境允许学习者通过交互式模拟和表现积极地参与内容,从而获得最佳和可持续的心流体验[73]。
摘要:本研究比较了游戏化和非游戏化的虚拟现实 (VR) 环境对轮椅技能训练的影响。具体来说,本研究探讨了游戏化元素在 VR 训练中的整合及其对轮椅驾驶表现的影响。22 名非残疾参与者自愿参加研究,其中 11 人接受了游戏化的 VR 训练,11 人接受了非游戏化的 VR 训练。为了衡量基于 VR 的轮椅技能训练的效果,我们记录了心率 (HR)、操纵杆移动次数、完成时间和碰撞次数。此外,在 VR 训练后,还使用了改编版的轮椅技能训练计划问卷 (WSTP-Q)、Igroup 存在问卷 (IPQ) 和模拟器疾病问卷 (SSQ)。结果表明,两种环境在轮椅驾驶表现、参与度或临场感评分方面没有差异。相比之下,在非游戏化 VR 环境中接受训练的参与者感知到的晕动症在统计上更高。值得注意的是,晕动症症状加剧与心率增加一致,表明存在生理联系。因此,虽然游戏化对基于 VR 的轮椅技能训练效果的直接影响在统计上并不显著,但它在增强用户参与度和减少晕动症方面的潜力是显而易见的。
目标:基于运动想象 (MI) 的脑机接口 (BCI) 通常用于控制应用。然而,这些应用需要强大而有判别力的神经模式,因此可能需要丰富的 MI 经验。受康复领域的启发,在康复领域,具体化是改善皮质活动的关键要素,我们的研究提出了一种新颖的控制方案,在控制过程中提供虚拟具体化的反馈以提高性能。方法:受试者经历了两个沉浸式虚拟现实控制场景,他们使用脑电图 (EEG) 控制设备的二维运动。这两个场景仅在是否提供具体化反馈(反映分类意图的运动)方面有所不同。在经历每个场景后,受试者还回答了一份问卷,在问卷中他们对场景的沉浸感和反馈的具体化程度进行评分。结果:与没有具体化反馈的标准控制方案相比,受试者在使用我们的控制方案时表现出更高的控制性能、更大的大脑活动模式可辨别性和增强的皮质激活。此外,自我评价的体现和临场感得分与表现呈现出显著的正线性关系。意义:我们研究的结果提供了证据,表明提供体现反馈作为意图分类指导可能对控制应用有效,因为它可以诱导增强的神经活动和具有更大辨别能力的模式。通过将体现反馈应用于沉浸式虚拟现实,我们的研究也是另一个例子,表明虚拟现实是改善 MI 的有前途的工具。
在过去的 20 年里,教育和技术这个广阔的领域中出现了一系列学科。自 20 世纪 80 年代初以来,人工智能与教育(AIED)这个广阔的领域应运而生,旨在结合人工智能(AI)、学习理论和教育实践来改善学习者使用计算机的学习成果(Boyd 等人,1982 年;Holmes 等人,2019 年)。在 AIED 领域中,基于计算和机器学习的力量出现了各种研究子领域,例如智能辅导系统(Aleven 和 Koedinger,2002 年)、自适应超文本系统(Eysink 等人,2009 年;Romero 等人,2009 年)和计算机支持的协作学习(CSCL)。自 20 世纪 90 年代初以来,出现了一系列 CSCL 出版物,探讨学习者和教师如何使用计算机在线协作。大量 CSCL 研究(例如 Gunawardena,1995 年;Roschelle 和 Koschmann,1996 年;Fischer 和 Mandl,2005 年;Rienties 等,2009 年)发现,支架、自我调节、任务设计和教学临场感是鼓励学习者有效合作的重要概念。2000 年代中期,第三批研究人员(例如 Baker 和 Yacef,2009 年;Rosé 等,2014 年)开始使用教育数据挖掘 (EDM),利用更大的数据集和增加数据之间的互连来探索学习过程。自 2011 年以来,出现了第四个研究领域,即学习分析 (LA),它专注于理解复杂的
基于心理意象的脑机接口 (MI-BCI) 提供了与数字技术(如轮椅或神经假体)交互的新机会,只需执行心理意象任务(例如,想象物体旋转或想象手部运动)。MI-BCI 还可用于多种应用,如通信或中风后康复。不过,它们缺乏可靠性仍然是该技术大规模发展的障碍。例如,平均 75% 的时间可以识别两个任务之间的一项任务。研究表明,如果用户不自主或紧张,他们更有可能在使用 MI-BCI 时遇到困难。这可能至少部分是由于缺乏社交存在和情感支持,尽管教育文献中有建议,但这些在 MI-BCI 中还很少得到测试。提供这种社交和情感背景的一种方法是使用学习伴侣。因此,我们设计、实施和评估了第一个致力于改进 MI-BCI 用户培训的学习伴侣。我们将这个伴侣命名为 PEANUT,即用于神经技术用户培训的个性化情感代理。PEANUT 通过结合发音句子和面部表情的干预,根据用户的表现和进度提供社交临场感和情感支持。它是基于文献、数据分析和用户研究而设计的。我们特别进行了各种在线用户调查,以确定我们的学习伴侣在外观和支持性语音内容方面的理想特征。从这些调查的结果中,我们特别推断出根据学习者的表现和进步,应该使用哪些句子的特征(个人/非个人、感叹/陈述)。我们还发现眉毛可以增加卡通脸的表现力。然后,一旦这个伴侣
自 20 世纪 50 年代末以来,人类进入太空(本文定义为低地球轨道 (LEO) 及更远的太空),除极少数例外,仅限于训练有素的宇航员。展望未来,人们越来越期望技术能够使公众能够参观太空和在太空度假。随着现在所谓的数字现实 (DR) 或沉浸式临场感的功能不断增强,太空度假有两种方式:虚拟和物理。本文将讨论这两种方式(参考文献 1)。潜在的太空旅游体验包括空间站、卫星、行星和小行星等目的地。此外,实际上只有使用目前已知或预计的技术,才能围绕其他恒星的行星/卫星。本文讨论了技术需要解决/正在解决的太空旅游问题,以实现太空旅游、由此产生的太空旅游体验和开发商业深空。太空是黑暗、寒冷的,几乎是完美的真空,具有微重力、GEV、银河系空间辐射和难以想象的距离,固体物质是微量物质,但却提供了使人类生存所需的能量。太空通常被称为最后的边疆,而如上所述,一般的环境条件与人类在地球上进化时的环境条件大不相同。因此,需要大量技术才能使人类进入太空。事实上,即使是物理学似乎也在宇宙尺度上发生变化,包括暗物质/能量、量子理论和宇宙常数之间的巨大分歧,以及反物质发生了什么之谜等。人们对其他星球上的生命的兴趣和寻找也日益增加,这些星球可能是以硅或硫为基础的,而不是碳。总的来说,有很多东西需要学习。月球/火星/附近小行星以外的太阳系目的地需要大大增加旅行时间(数年到数十年)、成本、距离以及健康和安全技术。太空旅游问题和选择实现太空旅游必须解决的基本问题是安全性/可靠性和成本/价格。其中,第一个是最困难和最困难的
开发能够增加日常治疗强度和时间以及提高患者积极性和兴趣的康复技术是科学研究的重点领域。到目前为止,将康复和临床方案与机器人、辅助设备、神经假体、脑机接口甚至智能手机或平板电脑应用程序等不同技术相结合已经取得了积极的成果[1]。最近,来自神经科学、心理学、医学、神经康复和运动康复的越来越多的科学证据表明,虚拟现实 (VR) 可能是康复不同疾病的最佳解决方案。事实上,由于其技术特性(即高生态效度、与其他医疗设备的智能接口、真实生活体验的 3D 模拟、用户与虚拟环境之间的自然交互)及其对人类感知和行为的强大影响,VR 为实现下一代认知/运动治疗和临床应用开辟了道路[2]。然而,尽管人们在这一主题上做出了许多努力,但对 VR 在康复和临床应用中的功效的清晰理解仍然遥遥无期。主要问题之一源于文献中术语的不当使用,其中“VR”一词通常用于描述不完全满足 VR 规范的技术(即,仅仅显示在显示器上的严肃游戏或视频游戏)。因此,更好地澄清术语以区分 VR 技术的两个方面,即沉浸式和非沉浸式 VR 非常重要。根据 Slater [3] 的说法,沉浸感由连接到系统的用户感觉和运动通道的数量和范围决定,并通过在整个系统中组合不同的技术来生成,该系统能够根据用户的头部和身体的运动实时传递变化的视觉信息,就像他/她处于等效的物理环境中一样 [3、4]。因此,在非沉浸式 VR 系统中,虚拟环境显示在标准计算机显示器上,交互仅限于使用鼠标、操纵杆或遥控器,而在沉浸式 VR 系统中(通常由新一代头戴式显示器或 Cave 自动虚拟环境系统 (CAVE) 构成),用户“被 3D 计算机生成的图像所包围”,可以使用自己的身体与虚拟环境进行自然的感觉运动交互。重要的是,证据表明,沉浸式 VR 能够引起临场感,即在虚拟环境中产生强烈的“身临其境”的感觉 [ 4 ],这种感觉让人能够以逼真的方式对虚拟刺激做出反应,并引发生理反应,就好像主体身处真实地点一样 [ 4 – 6 ]。先前的研究结果表明,存在感是虚拟环境中引发真实情绪的必要介质 [ 5 ],可以激活感觉运动整合的大脑机制和调节集中注意力的大脑网络 [ 7 ]。此外,研究表明,与沉浸感较低的 2D 虚拟现实相比,完全沉浸式虚拟现实更能引发存在感,而且重要的是,存在感可以影响虚拟治疗的有效性 [ 8 ],
