Установка сетевых настольных виртуальной реальности решение науки и навигации экспериментов с несколькими участниками

Исследования по пространственной познания и навигации обычно исследования пространственных решений (например., поворачивая влево или вправо на перекрестке) и мысленное представление лица в реальных и виртуальных сред^1,2. Преимущества виртуальной реальности (VR) включают в себя предотвращение проблемы этики и безопасности (например., во время опасного эвакуации³), автоматическое измерение и анализ пространственных данных⁴и сбалансированное сочетание внутренних и внешние действия^5,6,7. К примеру Вайсберг и коллеги продлил предыдущих исследований на индивидуальные различия в приобретение пространственной знаний, продемонстрировав, что пространственные задачи в VR может обеспечить объективной оценки поведенческих пространственные способности⁸. Это исследование также высказано мнение о том, что поведение навигации в VR приближается реальной навигации потому, что виртуальная среда был смоделирован после университета, используемые Schinazi и коллеги⁹ (см. также изучение Ruddle и коллеги ¹⁰). VR также был применен к психотерапии¹¹, клинической оценки¹², потребительского поведения¹³и^14,хирургии¹⁵. Однако большинство систем VR отсутствия проприоцептивной и аудио обратная связь, которая может улучшить присутствие и погружения^16,17,18,19, требует подготовки с помощью интерфейса управления^{20 ,21,22}и отсутствие социальной подсказки. Действительно люди в реальном мире часто перемещаются в группы²³, избежать или следовать другим людям^3,24и принимать решения, основанные на социальном контексте^25,26.

В то же время исследования поведения толпы часто фокусируется на эмерджентных характеристики толпы (например, формирование Лейн, заторы на узких мест), которые смоделированы на компьютере или в реальном мире. Например, Хелбинга и коллеги использовали сочетание реальных наблюдений и компьютерного моделирования с целью предложить улучшения потока трафика в пересечении, отделяя приток и отток физические барьеры и поместив препятствием в центр²⁷. Moussaïd и коллеги использовали модель на основе эвристических методов для изучения высокой плотности ситуаций во время стихийных бедствий толпы²⁸. Этот подход предложил улучшения экологической обстановке для массовых мероприятий для того, чтобы избежать толпы бедствия. С помощью существующих рамок открытым исходным кодом осуществление такого моделирования могут быть относительно легко. SteerSuite является открытым исходным кодом основа, которая позволяет пользователям легко моделировать рулевой алгоритмов и поведение толпы, предоставляя инструменты для облегчения, бенчмаркинг и тестирования²⁹. Эта структура может предоставить основной навигации обоснование агента, который имеет решающее значение для успешного толпы моделирования. Кроме того Сингх и его коллеги продемонстрировали единую платформу, которая сочетает в себе разнообразные рулевого методы³⁰. Хотя исследователи могут предложить дизайн вмешательства с помощью таких моделей, они редко проверяются с человека участников в контролируемых условиях. Контролируемые эксперименты редки в толпе исследований потому, что они могут быть трудно организовать и опасным для участников.

VR был нанят для изучения социального поведения, с помощью простых и сложных виртуальных сред с одним или несколькими агентами, имитация компьютера. В исследовании Боде и коллеги^31,32участникам было предложено эвакуироваться простую виртуальную среду с точки зрения сверху вниз среди нескольких агентов и обнаружил, что выбор выхода был затронут статические вывесок и мотивации. Представляем участников с более сложной обстановке с точки зрения первого лица, Kinateder и его коллеги обнаружили, что участники были более склонны следовать один компьютер моделируется агент во время побега из виртуальный туннель огня²⁵. В комплекс виртуальной среде с несколькими агентами Друри и его коллеги обнаружили, что участники, как правило, помочь упал агент во время эвакуации, когда они отождествляется с толпой²⁶. Вместе эти результаты показывают, что VR может быть эффективным способом получения социального поведения, даже с агентами, имитация компьютера. Однако, некоторые поведения толпы может наблюдать, только когда есть реалистичные Социальный сигнал (т.е., когда участники осознают, что другие аватары находятся под контролем людей³). Для устранения этого недостатка, настоящий Протокол описывает метод для проведения контролируемых экспериментов с несколькими пользователями в сетевой установки VR. Этот подход использовался в недавнем исследовании, Moussaid и коллег для того, чтобы исследовать поведение эвакуации 36 участников сети³.

Исследования по сетевой VR была сосредоточена на темы не связанные с навигационной стратегии^33,34 или полагались на существующих платформах онлайн игр, таких как Second Life. Например Molka-Дэнилсен и Chabada расследование эвакуации поведение с точки зрения выбора выхода и пространственной знания здания с помощью участников, набранных среди существующих пользователей Second Life³⁵. В то время как авторы предоставляют некоторые описательные результаты (например., визуализации траекторий), это исследование были трудности с участник набора, экспериментальный контроль и обобщение за этот конкретный случай. Совсем недавно Normoyle и его коллеги обнаружили, что существующих пользователей Second Life и участники в лаборатории были сопоставимы с точки зрения производительности и выхода выбор эвакуации и различных с точки зрения сообщенные присутствие и разочарования с элементом управления интерфейс³⁶. Результаты этих двух исследований выделить некоторые из проблем и возможностей, предоставляемых онлайн и лабораторных экспериментов. Онлайн исследования способны рисования от гораздо больше и мотивированных населения потенциальных участников. Однако лабораторные исследования позволяют более экспериментальный контроль физической среды и потенциальные отвлекающие факторы. Кроме того онлайн исследования может представлять некоторые этические соображения относительно данных анонимности и конфиденциальности.

Как сетевой лаборатории Обои VR решение научной лаборатории (DeSciL) в ETH Zürich используется главным образом для изучения экономических решений и стратегического взаимодействия в контролируемой среде. Технической инфраструктуры на DeSciL состоит из оборудования, программного обеспечения для автоматизации лабораторных и программного обеспечения, которое поддерживает рабочего стола нескольких пользователей VR установки. Оборудование включает в себя высокопроизводительных настольных компьютеров с операционной системой Microsoft Windows 10 Enterprise, интерфейсов управления (например., мыши и клавиатуры, джойстики), наушники и глаз трекеры (Таблица материалов). Все клиентские компьютеры соединились с Ethernet одного гигабита в секунду в университетской сети и том же сетевом файловом ресурсе. Существует никаких видимых задержек или отставание, когда есть 36 клиентов, подключенных. Количество кадров в секунду — последовательно выше 100. Эксперименты также управляются и контролируются с лаборатории автоматизации программного обеспечения на основе Microsoft PowerShell (т.е., PowerShell желаемого состояния настройки и удаленного PowerShell). Все соответствующие этапы протокола запрограммированных с помощью скриптов PowerShell, называемые командлетами (например., старт, стоп-компьютер). В ходе эксперимента эти сценарии могут выполняться одновременно, так и удаленно на всех клиентских компьютерах. Этот тип Лаборатория автоматизации обеспечивает одинаковые состояния клиента компьютеров, уменьшает потенциальные ошибки и сложности во время научных испытаний и предотвращает исследователей для выполнения повторяющихся задач, выполняемых вручную. Для навигации экспериментов, мы используем единства игровой движок () с целью поддержки развития 2D и 3D средах для нескольких пользователей, интерактивного рабочего стола VR. 36 клиентские компьютеры подключены к серверу через архитектуру полномочного сервера. В начале каждого эксперимента каждый клиент отправляет запрос на создание экземпляра на сервере, и сервер отвечает, создав аватар для этого пользователя на все подключенные компьютеры. Каждый пользовательский аватар имеет камеру с 50 градусов поля зрения. На протяжении всего эксперимента, клиенты отправляют пользователя ‘ вход на сервер, и сервер обновляет движение всех клиентов.

В физической лаборатории каждый компьютер содержится в отдельном шкафу в течение трех полунезависимых номера (рис. 1). Общий размер лаборатории составляет 170 m² (150 m² для эксперимента номер и 20 m² для диспетчерской). Каждый из этих номеров оснащен аудио и видео устройства записи. Эксперименты управляются с отдельной прилегающей комнате (т.е., предоставляя инструкции и инициировать экспериментальные программы). Из этой комнаты управления экспериментаторов можно также наблюдать участников в физических и виртуальных средах. Совместно с Департаментом экономики в университете Цюриха DeSciL также поддерживает университетский центр регистрации участников исследования, который был реализован на основе h корень³⁷.

Хотя аналогичные системы были описаны в литературе³⁸, DeSciL это первый функциональный лаборатория, которая подходит для многопользовательских Обои VR экспериментов по навигации и поведение толпы наши знания. Здесь мы описываем протокол для проведения эксперимента в DeSciL, настоящий представитель результаты от одного исследования на поведение социальной навигации и обсудить потенциал и ограничения этой системы.