ИСТИНА

Проблема формирования когнитивных карт (КК) внешнего окружения актуальна для широкого спектра прикладных задач, связанных с развитием таких современных направлений, как когнитивная информатика, создание умных роботов, новые технологии навигации. Целью нашего исследования являлось разработка метода оценки успешности формирования аллоцентрических КК незнакомого пространства при использовании технологии виртуальной реальности CAVE. Преимущества использования систем CAVE для исследования формирования пространственных представлений состоят в возможности создания динамичных трехмерных сцен, изменяющихся в соответствии с виртуальными перемещениями наблюдателя (Zinchenko et al. 2010). Традиционными характеристиками для оценки успешности формирования КК пространства в виртуальных средах являлись регистрация траектории движения наблюдателя, время прохождения, а также успешность выполнения дополнительных заданий (Morganti et al. 2007, Gillner, Mallot 1998). Предложенный нами метод базировался на анализе традиционных характеристик – времени и траектории прохождения, а также на изучении отображений КК пространства, созданных при помощи программного приложения Интерфейс – конструктор. Испытуемые. Тридцать девять испытуемых (16 мужчин и 23 женщины в возрастном диапазоне от 16 до 25 лет) с нормальным зрением. Все испытуемые были осведомлены о цели эксперимента. Стимуляция. Для исследования КК лабиринта было разработано программное приложение, представляющее собой виртуальный лабиринт, состоящий из 12 прямоугольных комнат разного размера, соединенных между собой 11 дверными проемами. В комнатах отсутствовали какие-либо ориентиры. Испытуемый стоял неподвижно в центре CAVE и мог виртуально перемещаться по лабиринту при помощи манипулятора Flystick 2. Кнопки фластика были запрограммированы так, что левая и правая кнопки задавали его перемещение влево и вправо, а верхняя и нижняя кнопки задавали движение вперед и назад. Аппаратура. Для исследования процессов формирования КК пространства был разработан программный продукт с использованием среды VirTools 4.0. Виртуальный лабиринт был представлен с помощью CAVE системы Barco ISpace 4, состоящей из 4 больших экранов, на которые выводилось изображение для трех стен и пола. Для создания 3D сцен использовались затворные очки CrystalEyes 3 Stereographics. Использовались система отслеживания ArtTrack2 и система проецирования BarcoReality 909. Разрешение проецируемых изображений составляло 1400x1050 с частотой обновления 100 Гц. Для тестирования успешности формирования КК лабиринта был разработан и апробирован Интерфейс-конструктор, созданный при использовании программы MazePainter версии 0.0.1. Элементами конструктора являлись прямоугольники и скобы, обозначающие соответственно комнаты и проемы дверей. Испытуемый мог передвигать элементы по экрану монитора, соединять их и изменять в размерах в соответствии с ментальной картой лабиринта. Процедура. Эксперимент состоял из 2 частей. В первой части испытуемому предлагалось, стоя в центре CAVE системы и нажимая на кнопки фластика, виртуально перемещаться по лабиринту. Ему давалась инструкция “пройти” все комнаты лабиринта и запомнить их пространственное расположение. Разрешались повторные прохождения. Во время прохождения лабиринта велась запись его виртуальных передвижений. Фиксировались такие параметры, как траектория движения, время прохождения, количество полных проходов по лабиринту. После того, как испытуемый заканчивал задание первой части, его просили, используя Интерфейс-конструктор, воспроизвести КК лабиринта. Он должен был расположить на экране монитора прямоугольники и скобы таким образом, чтобы это соответствовало его представлениям о пространственной структуре лабиринта. Результаты. Экспериментальные данные представляли собой отображения КК лабиринтов, созданные при помощи Интерфейса-конструктора, а также результаты по общему времени и числу повторов прохождения лабиринта. По выборке испытуемых число повторов варьировало от 3 до 10 и, в среднем, было равно 5. Время одного прохождения лабиринта варьировало в пределах от 0,9 до 2,3 мин. и, в среднем, составляло 1,4 мин. Анализ числа отображенных комнат показал, что испытуемые, как правило, переоценивали или недооценивали общее число комнат: 30% всей выборки испытуемых воспроизвели на карте 12 комнат в соответствии с их реальным числом. В среднем, недооценка происходила у большего числа испытуемых (40% выборки) по сравнению с переоценкой (30% выборки). Анализ числа отображенных дверей показал аналогичную картину отклонений: только 24% всей выборки отметили на карте 11 дверей (реальное число). В среднем, недооценка числа дверей происходила почти у половины испытуемых (43% выборки) по сравнению с переоценкой (33% выборки). Затем были проанализированы данные по взаимному расположению комнат с учетом метрики комнат и локализации дверей. Результаты показали большие индивидуальные различия в отображении группировки комнат, а также их метрики. Эффекты изменения взаимного расположения комнат наблюдались у 46% выборки испытуемых. Кроме того, были выявлены искажения метрики комнат: увеличение размеров комнат, которые проходились на начальных этапах исследования лабиринта, и «схлопывание» размеров комнат, проходимых на конечных этапах. Подобные эффекты были обнаружены в описаниях КК у 16% всей выборки испытуемых. Анализ полученных результатов позволил сделать следующие выводы: Разработанный метод позволяет анализировать особенности процесса формирования аллоцентрических когнитивных карт пространства. Оценка общего числа комнат и дверей виртуального лабиринта производится адекватно у более, чем 70% всех участников эксперимента. Взаимное расположение комнат с учетом метрики комнат и локализации дверей отображается искаженно для 60% всей выборки испытуемых. Технология виртуальной реальности является эффективным способом исследования процессов формирования когнитивных карт пространства. В дальнейшем планируется разработать автоматизированный алгоритм оценки успешности отображения взаимного расположения комнат с учетом метрики комнат и локализации дверей.