Summary

Методология захвата совместного визуального внимания с помощью мобильных глаз-трекеров

Published: January 18, 2020
doi:

Summary

Использование мультимодальных датчиков является многообещающим способом понять роль социальных взаимодействий в образовательных учреждениях. В настоящем документе описывается методология захвата совместного визуального внимания от колокационных диад с помощью мобильных глаз-трекеров.

Abstract

С появлением новых технологических достижений можно изучать социальные взаимодействия на микроуровне с беспрецедентной точностью. Высокочастотные датчики, такие как глаз-трекеры, электродермальная активность браслеты, ЭЭГ полосы, и датчики движения обеспечивают наблюдения на миллисекундном уровне. Такой уровень точности позволяет исследователям собирать большие наборы данных о социальных взаимодействиях. В этой статье я обсуждаю, как несколько глаз-трекеров может захватить фундаментальную конструкцию в социальных взаимодействиях, совместное визуальное внимание (JVA). JVA был изучен психологов развития, чтобы понять, как дети приобретают язык, обучение ученых, чтобы понять, как небольшие группы учащихся работают вместе, и социологи, чтобы понять взаимодействия в небольших группах. В настоящем документе описывается методология захвата JVA в колокационных настройках с помощью мобильных глаз-трекеров. Он представляет некоторые эмпирические результаты и обсуждает последствия захвата микронаблюдений для понимания социальных взаимодействий.

Introduction

JVA была широко изучена в течение последнего столетия, особенно психологов по развитию, изучающих приобретение языка. Было быстро установлено, что совместное внимание больше, чем просто способ узнать слова, а скорее предшественником детских теорий ума1. Таким образом, он играет важную роль во многих социальных процессах, таких как общение с другими людьми, сотрудничество и развитие эмпатии. Аутистических детей, например, не хватает возможности координировать свое визуальное внимание со своими воспитателями, что связано со значительными социальными нарушениями2. Людям необходимо совместное внимание, чтобы стать функциональными членами общества, координировать свои действия и учиться у других. От детей, приобретающих свои первые слова, подростков, обучающихся у школьных учителей, студентов, сотрудничающих над проектами, и групп взрослых, работающих над достижением общих целей, совместное внимание является фундаментальным механизмом для установления общей позиции между людьми3. В этой статье я сосредотачиваюсь на изучении JVA в области образовательных исследований. Понимание того, как совместное внимание разворачивается с течением времени, имеет первостепенное значение для изучения совместных процессов обучения. Как таковой, он играет доминирующую роль в социокструктивистских условиях.

Точное определение совместного внимания по-прежнему обсуждается4. Этот документ касается подконструкции совместного внимания (JA), а именно JVA. JVA происходит, когда два предмета смотрят на одном и том же месте в то же время. Следует отметить, что JVA не предоставляет никакой информации о других важных конструкциях, представляющих интерес для изучения JA, таких как мониторинг общего, взаимного и общего внимания, или, в более общем плане, осведомленности о познании другого члена группы. Этот документ упрощает и упрощает JVA путем объединения глаз отслеживания данных от двух участников и анализа частоты, в которой они выравнивают их взгляды. Для более всестороннего обсуждения, заинтересованный читатель может узнать больше об изучении конструкции JA в Siposovaet al.4.

За последнее десятилетие технологический прогресс коренным образом изменил исследования jVA. Основной сдвиг парадигмы заключается в использовании нескольких глаз-трекеров для получения количественных показателей внимания выравнивания, в отличие от качественного анализа видеозаписей в лаборатории или экологической обстановке. Такое развитие событий позволило исследователям собрать точную и подробную информацию о зрительной координации диад. Кроме того, глаз-трекеры становятся все более доступными: до недавнего времени их использование было зарезервировано для академических параметров или крупных корпораций. Теперь можно приобрести недорогие глаз-трекеры, которые генерируют надежные наборы данных. Наконец, постепенное включение возможностей слежения за взглядом в существующие устройства, такие как ноутбуки высокого класса и гарнитуры виртуальной и дополненной реальности, предполагает, что отслеживание глаз скоро станет повсеместным.

Из-за популяризации устройств слежения за глазами, важно понимать, что они могут и не могут рассказать нам о социальных взаимодействиях. Методология, представленная в настоящем документе, знаменует собой первый шаг в этом направлении. Я решаю две задачи в захвате JVA из нескольких глаз-трекеров: синхронизация данных на 1) временной шкале, и 2) по пространственной шкале. В частности, в этом протоколе используются фидуциальные маркеры, размещенные в реальных средах, для информирования алгоритмов компьютерного зрения, где участники ориентируются. Этот новый вид методологии прокладывает путь к тщательному анализу поведения человека в небольших группах.

Этот протокол исследования соответствует руководящим принципам комитета по этике исследований человека Гарвардского университета.

Protocol

1. Скрининг участников Убедитесь, что участники с нормальным или исправленным к нормальному зрению набираются. Поскольку участникам будет предложено носить мобильный глаз-трекер, они могут носить контактные линзы, но не обычные очки. 2. Подготовка к эксперименту</p…

Representative Results

Методология, представленная выше, была использована для обучения студентов, которые следовали программе профессионального обучения в области логистики (n No 54)12. В этом эксперименте пары студентов взаимодействовали с осязаемым пользовательским интерфейсом (TUI), который ими…

Discussion

Методология, описанная в настоящем документе, обеспечивает строгий способ захвата JVA в колокационных диадах. С появлением доступной технологии зондирования и усовершенствованных алгоритмов компьютерного зрения, теперь можно изучать совместное взаимодействие с точностью, которая ра?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Разработка этой методологии была поддержана Национальным научным фондом (NSF #0835854), ведущим домом технологий образования для призвания, финансируемых Швейцарским государственным секретариатом по образованию, исследованиям и инновациям, и Декан венчурный фонд Гарвардской школы образования.

Materials

Tobii Glasses 2 Tobii N/A https://www.tobiipro.com/product-listing/tobii-pro-glasses-2/
Fiducial markers Chili lab – EPFL, Switzerland N/A https://github.com/chili-epfl/chilitags

References

  1. Tomasello, M., Moore, C., Dunham, P. J. Joint attention as social cognition. Joint attention: Its origins and role in development. , 103-130 (1995).
  2. Mundy, P., Sigman, M., Kasari, C. A longitudinal study of joint attention and language development in autistic children. Journal of Autism and Developmental Disorders. 20, 115-128 (1990).
  3. Clark, H. H., Brennan, S. E., Resnick, L. B., Levine, J. M., Teasley, S. D. Grounding in communication. Perspectives on socially shared cognition. , 127-149 (1991).
  4. Siposova, B., Carpenter, M. A new look at joint attention and common knowledge. Cognition. 189, 260-274 (2019).
  5. Gergle, D., Clark, A. T. See What I’m Saying?: Using Dyadic Mobile Eye Tracking to Study Collaborative Reference. Proceedings of the ACM 2011 Conference on Computer Supported Cooperative Work. , 435-444 (2011).
  6. Renner, P., Pfeiffer, T., Wachsmuth, I., Freksa, C., Nebel, B., Hegarty, M., Barkowsky, T. Spatial References with Gaze and Pointing in Shared Space of Humans and Robots. Spatial Cognition IX. , 121-136 (2014).
  7. Shvarts, A. Y. Automatic detection of gaze convergence in multimodal collaboration: a dual eye-tracking technology. The Russian Journal of Cognitive Science. 5, 4 (2018).
  8. . Chilitags: Robust Fiducial Markers for Augmented Reality [software] Available from: https://github.com/chili-epfl/qml-chilitags (2013)
  9. Jermann, P., Mullins, D., Nüssli, M. -. A., Dillenbourg, P. Collaborative Gaze Footprints: Correlates of Interaction Quality. Connecting Computer-Supported Collaborative Learning to Policy and Practice. CSCL2011 Conference Proceedings., Volume I – Long Papers. , 184-191 (2011).
  10. Richardson, D. C., Dale, R. Looking To Understand: The Coupling Between Speakers’ and Listeners’ Eye Movements and Its Relationship to Discourse Comprehension. Trends in Cognitive Sciences. 29, 1045-1060 (2005).
  11. Richardson, D. C., Dale, R., Kirkham, N. Z. The Art of Conversation Is Coordination Common Ground and the Coupling of Eye Movements During Dialogue. Psychological Science. 18, 407-413 (2007).
  12. Schneider, B., et al. Using Mobile Eye-Trackers to Unpack the Perceptual Benefits of a Tangible User Interface for Collaborative Learning. ACM Transactions on Computer-Human Interaction. 23, 1-23 (2016).
  13. Meier, A., Spada, H., Rummel, N. A rating scheme for assessing the quality of computer-supported collaboration processes. Int. J. Comput.-Support. Collab. Learn. 2, 63-86 (2007).
  14. Schneider, B., Pea, R. Real-time mutual gaze perception enhances collaborative learning and collaboration quality. Journal of Computer-Supported Collaborative Learning. 8, 375-397 (2013).

Play Video

Cite This Article
Schneider, B. A Methodology for Capturing Joint Visual Attention Using Mobile Eye-Trackers. J. Vis. Exp. (155), e60670, doi:10.3791/60670 (2020).

View Video