Виртуальная реальность и общение

15

Московский государственный технический университет

им. Н.Э. Баумана

Кафедра

“Системы обработки информации и управления”

(ИУ – 5)

Пояснительная записка

курсовой работы на тему “ Виртуальная реальность и общение ”

по дисциплине “Архитектура АСОИУ”

Выполнил:

студент группы ИУ5-31

(подпись)

“____” __________2011 г.

Оценка “__________”

Проверил:

к.т.н., доцент

Шук В.П.

(подпись)

“____”__________2011 u/

Москва – 2011 г

Тема КР № 11. Виртуальная реальность и общение

1. Виртуальная реальность

2.Общение

Литература:

Шапиро Д.И. Виртуальная реальность и проблемы нейрокомпьютинга. М.: РФК – Импульс Лаб. 2008. – 454 с. (материал для изучения по теме КР на с.с. 27 – 168)

Комментарий:

Информационно-технологическая среда в АСОИУ, понятная, привлекательная, полезная для пользователей, должна быть интеллектуальной. Для этого важно обеспечить каждого пользователя индивидуальными интеллектуальными средствами (в различных областях его деятельности: производство, образование, бизнес, управление и т.п. в региональном, федеральном и глобальном масштабах). При этом должны быть условия для развития познавательных и творческих возможностей человека.

Для достижения этого важная роль отводится современным достижениям таким, как мультимодальность, нейронные сети, нанотехнологии, учёт индивидуальных нейропсихолингвистических особенностей человека и т.п.

Определяющим направлением в подобных разработках является технология виртуальной реальности.

Реферат

на тему «Виртуальная реальность и проблемы нейрокомпьютинга»

Теме реферата соответствует названию книги [ 4 ]. В ней рассмотрена проблема нейрокомпьютинга в виртуальной реальности для решения различных задач.

В этой книге сформулирована новая концепция технологии виртуальной реальности: Пользователь, Интеллектуальный виртуальный коммуникант и Сфера обмена знаниями, и последовательно изучаются эти составляющие.

При рассмотрении пользовательской составляющей, в книге исследуются проблемы технологии виртуальной реальности. Каждая система виртуальной реальности уникальна, но существует некий принцип, по которому они должны создаваться - приводится пять проблем, присущих каждой системе.

Каждая система должна учитывать конкретные свойства человека, с которым работает. Для этого разбираются вопросы не только технические, но и биологические, чтобы понять устройство мозга и нервной системы.

Разобравшись с «интерфейсом», повествование переходит к проблемам обработки знаний (в том числе и образных), полученных от пользователя. Система должна распознавать и эмоции, и образы, и информацию. В книге предлагается решать эти проблемы с помощью математики, расплывчатых категорий или формальных моделей. В общем, рассматривается вопрос об использовании нейропсихолингвистики в этих целях.

Следующим интересным вопросом в этой книге является разработка нейронных сетей, попытка заставить компьютер мыслить, а не вычислять. Уже полвека специалисты в области кибернетики и информатики работают над этим, множество средств выделяется на проекты «Brain-Like Algorithms».

За всеми перечисленными в книге вопросами есть будущее дисциплины АСОИУ, т.к. каждой системе необходимо увеличивать диапазон взаимодействий с пользователем. А нейрокомпьютеры – это следующая ступень в эволюции ЭВМ.

Вопросы общения в виртуальной реальности подробно рассмотрены далее в пояснительной записке курсовой работы.

Содержание

Стр.

1. Введение ……………………………………………………………………………………5

2. Виртуальная реальность …………………………………………………………….6

3. Общение …………………………………………………………………………………….9

4. Заключение ……………………………………………………………………………….11

5. Литература ……………………………………………………………………………..…12

1. Введение

Целями выполнения индивидуального задания являются:

- углубление и расширение теоретических знаний, полученных на лекциях,

- приобретение первоначального опыта самостоятельной работы с научно-технической литературой, включая её поиск, анализ и синтез,

- практическое освоение техники грамотного изложения результатов изучения специальной литературы по заданной теме с учётом существующих норм и требований, предъявляемых к научно-техническому тексту.

1. Виртуальная реальность

Сущность виртуальной реальности (ВР) – компьютерное отображение с учетом особенностей мозга в кибернетическое пространство как общей картины, предоставленной по всем каналам, так и любых деталей и их комбинаций с анализом их динамики. Основной задачей является принятие решений на основе полученных данных.

Это понятие переводится как возможная реальность (лат. virtualis - возможный), которая может или должна проявиться при определенных условиях. То есть посредством виртуальной реальности должно производиться множество возможных событий, а происходит только одно (реальное).

Целью виртуальной реальности является реализация широкого диапазона познавательных и творческих процессов, в том числе и мыслительных, от внутреннего диалога к формированию новой мысли.

В зависимости от специфики конкретной проблемы в системе ВР реализуются различные уровни погружения

• Взгляд через окно

Реализуется посредством стандартного монитора

• Пребывание в помещении

Стереомонитор или стереоочки

• Полисенсорное погружение

Комплект сенсорных датчиков и приборов динамической обратной связи

• Оценка портрета виртуального мира

Качественные представления признаков субъектов, объектов, их свойств и взаимосвязей.

Создание ВР основано на совместной разработке трех блоков проблем: приборно-аппаратном, алгоритмическом и человеческом.

В силу специфики ВР нейропсихолингвистический блок является доминирующим. Предлагаю подробно изучить эту проблему.

На человека в течение его формирования воздействует множество факторов, как внешних, так и внутренних. Рассмотрим внешние факторы (социокультурные и профессиональные):

Развитие человека не может быть сведено лишь к количественному изменению унаследованных и заложенных в нем от рождения признаков. Развитие — это, прежде всего качественные изменения в организме и психике человека, постоянное совместное взаимодействие генов и среды и воздействия окружающих его людей.

В процессе развития человек вовлекается в различные виды деятельности, проявляя внутренне присущую ему активность в игре, труде, учении. Эта деятельность обогащает его жизненный опыт, сталкивает с различными людьми, общение с которыми также способствует его развитию, приобретению опыта социальных контактов.

Движущими силами развития человека являются противоречия между возникающими под влиянием объективных факторов потребностями человека, начиная от простых физических, материальных потребностей и кончая высшими духовными, и средствами и возможностями их удовлетворения. Эти потребности создают мотивы того или иного вида деятельности, направленной на их удовлетворение, побуждают к общению с людьми, к поиску средств и источников для удовлетворения своих потребностей.

В процессе развития человека и установления многочисленных контактов происходит и формирование его личности, отражающей социальную сторону его развития, его общественную сущность.

В зависимости от профессии у человека складывается определенный вид мышления.  Образование, профессиональные знания и умения, общие и специальные способности, взаимодействия личности с социально-профессиональными группами и средствами труда накладывают свой отпечаток на становление личности человека.

Большую роль так же играют внутренние факторы: строение нервной и гормональной системы, генетические особенности, особенности мозга.

Для разработки виртуальной реальности нужно уделить большое внимание специфике работы мозга. Начнем с того, что он состоит из двух полушарий: левого (ЛП) и правого (ПП), выполняющие различные функции, так называемая межполушарная ассиметрия мозга. ЛП отвечает за логико-комбинаторные, верояностно-аналитические процедуры, численный счет, анализ грамматической структуры, вербальную и операциональную деятельность, а ПП – за формирование целостного образа полученных знаний, порождение сложных, широких, малосвязных ассоциаций, неосознаваемую деятельность, креативную активность.

Важнейшим фактором, влияющим на процедуру интерпретации знаний, а так же на порождение новых знаний является характер правшества-левшества.

Так же необходимо учитывать психофизиологические характеристики лица принимающего решения (ЛПР). Такие, как опыт и уверенность в себе, интуиция, темперамент, утомленность, эмоциональное состояние, мотивация. Система должна предсказывать изменение этих характеристик. Наиболее удобно прогнозировать состояния ЛПР относительно симпатико-адреналовой системы. Этот метод основан на выявлении закономерностей выделения гормонов адреналина (гормон страха и тревоги) и норадреналина (гормон внутреннего напряжения, мнительности, умственной работы). Адреналин – гормон, который резко повышает обмен веществ, подготавливая организм к супернагрузкам, тогда как норадреналин обладает более мягким действием, но продолжающимся более длительное время. Таким образом, изучение количества выброса гормонов позволяет судить о степени адаптации к стрессу.

Следующей проблемой является проблема знания. Знание - упорядоченная совокупность новых характеристик субъекта и мира и их взаимосвязей. В знании осуществляется переход от разрозненных представлений в систематизированную структуру, которая может быть сохранена, передана и развита. Эта проблема определяется двумя динамическими факторами: качественное изучение картины исследуемой реальности (к этой категории можно отнести алгоритм, вероятность, информацию, симметрию и асимметрию, упорядочение, нежесткость и противоречивость) и качественным изменением субъекта (процесс познания, научная деятельность).

Типология знаний по культурным особенностям:

• Знаковость и образность представлений

• Жесткость языка

• Гомогенность (гетерогенность) конкретной среды

• Традиционалистские и религиозные принципы конкретной среды

Типология по видам неопределенного в представлении знаний:

• Неполнота данных и знаний

• Ошибки измерения и наблюдения

• Логическая нелинейность

• Неупорядоченность

• Расплывчатость

• Случайность

• Противоречивость

Обработка знаний происходит в три этапа (Восприятие-Понимание-Формирование, В-П-Ф).

На этапе В формируются образы внешних структурных характеристик предметов, явлений и процессов материального мира, непосредственно воздействующих на органы чувств.

На этапе П выявляется смысл, осуществляется классификация предметов, качественная оценка, логические рассуждения, объяснение, ассоциации, выявление аналогий, проверка правдоподобия и т.д.

На этапе Ф формируется собственная реакция на полученное знание и последующие хранение, передача и усовершенствование.

Итак, в этой части мы изучили основы ВР и один из трех столпов ВР -пользователя. В следующей части мы коснемся двух остальных фундаментальных понятий как сфера обмена знаниями и интеллектуальный виртуальный коммуникант в такой проблеме как общение.

1. Общение

Как было отмечено ранее, технология ВР держится «на трех китах»:

• Пользователь

• Сфера обмена знаниями

• Интеллектуальный виртуальный коммуникант

Цели системы ВР при общении:

• Восприятие субъектом входного паттерна и необходимость понимания и выявления смысла

• Порождение объективной и соответствующей ситуации реакции, основанной на выявленных оттенках смысла

Общение в ВР осуществляется при помощи сферы обмена знаниями. Первый аспект заключается в формировании мультисенсорного дискурса, а второй – в необходимости организации процедуры обмена этими знаниями. При этом возникает широкий спектр проблем:

• Языковые проблемы

• Речевые проблемы

• Двуязычие

• Различные приборы

Существует множество характеристик речи, влияющие на восприятие речи, такие как паузы, мимика, жесты, телодвижения, которые система должна воспринимать через сенсорные каналы. Однако наиболее важными являются интонационные характеристики речи (социокультурные, профессиональные, ролевые, личностные).

Следующей проблемой является формирование базы знаний. Необходимо сформировать ориентированный на пользователя словарный запас, проблемные идиомы. При практической реализации базы знаний учитывается 4 типа вопросов:

1. Простые. Например: Что? Где? Когда?

Ответ подготавливается обращением к проблемно-ориентированной БД и введение нужного слова в клишированный текст

1. Стандартные. Например: Это собор Св. Петра?

Путем использования ключевых слов, клишированных текстов и обращения к БЗ

1. Нестандартные. Например: Каков стиль этого собора?

Базируется еще и на использовании механизмов прецедентности и приемов стилизации, отражающих креативные особенности

1. Уникальные. Например: Каково влияние таких архитектурных особенностей на другие сооружения?

В наше время нет способа ответа на уникальные вопросы.

Интеллектуальный виртуальный коммуникант реализует следующие этапы:

• Восприятие речевого текста

• Выявление его специфики

• Анализ интонационных характеристик

• Анализ ключевых слов текста

• Определение типа вопроса

• Выявление смысла вопроса

• Подготовка ответа

  • формирование типа

  • порождение структуры

  • обращение к соответствующим информационным базам

  • использование формальных процедур

• Формирование ответа

• Озвучивание ответа

1. Заключение

Таким образом, выясняется, что для общения между кибернетическим миром и реальным необходима виртуальная реальность. То есть система должна иметь множество виртуальных состояний для реакции на пользователя, с которым она «общается». Так же необходима максимально возможная сенсорная связь с пользователем для того, чтобы убрать «расплывчатость» (неопределенность).