Лет 20 занимаюсь разработкой обучающих программ для обучения специалистов. За это время использовал массу устройств VR. Были и eMagin Z800 3D Visor, Razer Hydra, стереопроекционная система Barco с серебряным экраном обратной проекции, первый Oculus, перчатки, OptiTrack и т.д. И каждый раз все заканчивалось или прекращением производства оборудования или просто «экспериментами», часто возможности VR оборудования не позволяли «серьезное» использование при обучении персонала.
Например, уже ставший историей, eMagin z800 не позволял работать человеку, впервые его надевшему, более 5 минут. Обычно начиналось головокружение и другие неприятные состояния. Качество изображения также было не высоким, обучаемому приходилось тратить значительное время в попытках понять, что точно он видит.
Пример того, что видел пользователь.
Что изменилось сейчас? Очень многое. Заказчики требуют поддержку VR-шлемов, не для имиджа, а для реального учебного процесса. Последние разработки Oculus’а и HTC Vive также начинают трудиться в учебных центрах. Можно сказать, что есть небольшая путаница с API, но и это уже не проблема, т.к. имеется масса примеров.
Сейчас немного о «теоретических» плюсах и возможностях VR —
Виртуальная реальность – модельная трехмерная (3D) окружающая среда, создаваемая компьютерными средствами и реалистично реагирующая на взаимодействие с пользователями, а система формирования виртуальной реальности – это система, обеспечивающая генерацию модели реальности в соответствии с математической моделью этой реальности при помощи программных средств.
Суть заключается в том, что при подаче на основные органы восприятия пользователя (зрительные, слуховые, тактильные, обонятельные) программно управляемых воздействий, а также при обеспечении реалистичной реакции моделируемой среды на производимые действия, появляется эффект личного участия пользователя в наблюдаемой виртуальной среде.
Главное отличие систем виртуальной реальности от прочих технологий (видеоряд, 2D, 3D графика и проч.) состоит именно в том, что VR обеспечивает эффект личного присутствия и личного участия пользователя (т.е. пользователь не ощущает разницы между действиями в реальности и действиями, выполняемые в системе VR). Системы VR способны реализовать принципиально новый и очень эффективный способ передачи информации с глубокой, на уровне подсознания, степенью воздействия на пользователя.
Глубина закрепления информации в несколько раз превосходит традиционные способы. Это и другие качества систем VR имеют большую значимость при создании имитаторов.
Именно этого и ждут от VR.
Теперь практика.
1. Цель
Уточню, что рассматриваю применение VR только для обучения персонала. Иными словами нас интересует систематическое обучение, т.е. обеспечения усвоения определенной совокупности навыков, умений и процедур. Задачи — обеспечить соответствие усваиваемых материалов или навыков требованиям предстоящей работы, эффективность учебного процесса, а также добиться того, чтобы усвоенные при обучении стереотипы были успешно перенесены на условия реальной работы.
2. Выбираем нужный контент
Уровень соответствия синтезируемого изображения и звука оригиналу является важным фактором, от которого зависит эффективность тренажера в целом. Работа реального оборудования редко бывает бесшумной. Очень часто звук несет в себе немало информации о работе оборудования или происходящих процессах. Изменение звуковой картины часто свидетельствует об аварии. Синтезируемое изображение какого-либо объекта, детали или процессов должно быть узнаваемо. Несоблюдение этих требований может привести к потере времени пользователя, в попытках понять, что он видит и слышит, что значительно снижает эффективность обучения.
Выбираем тренажер по выполнению штатных технологических операций и тренажер по действиям персонала в случае возникновения аварийной ситуации.
3. Выбираем «железо»
HTC Vive + дополнительные трекеры Vive Tracker +перчатки Noitom Hi5 VR Glove.
4. Ставим эксперимент в учебном центре. Группу обучаемых (разных возрастов) разделяем на две части. Первая проходит обучение сначала на ПК без VR, затем на VR-шлеме. Вторая часть группы соответственно наоборот.
5. Сравниваем эффективность обучения с использованием VR с классическим клавиатура/мышь.
Как сравниваем?
Количественное обоснование оценки эффективности использования имитаторов с точки зрения повышения качества обучения, вызывает значительные затруднения.
Большинство существующих исследований связывает эффективность электронных образовательных ресурсов (к которым относятся и имитаторы) с тем, сколько запоминает обучаемый (это можно легко измерить). Часто выделяются следующие характеристики:
Отмечаются и другие факторы, такие как развитие творческих способностей, профессиональной интуиции и т.д., но единое мнение об оценке этих факторов отсутствует, что и является причиной затруднений при определении количественной оценки. В вопросе эффективности восприятия и запоминания информации наблюдается большая схожесть взглядов. При увеличении популярности имитаторов можно ожидать появления исследований в области педагогики. Метод не совершенен, т.к. использует «педагогические шкалы» и «матрицы компетенций», т. е. размерности не имеющие никакого экономического эквивалента или зависимости. Указываются и другие недостатки, такие как учет знаний/умений/навыков достигнутых в процессе обучения, т. е. перенесенные на условия обучения, а не на реальные условия работы специалиста и т. д. (Эффективность должна оцениваться как результат переноса навыков из учебных условий на условия реальной работы).
Другой подход — Адекватность как мера эффективности, т. е. степень схожести реального и имитируемого при помощи имитатора объекта или процесса. Данный метод сфокусирован на вопросе «насколько точно имитатор воспроизводит реальное оборудование и процессы», т. е. основным плюсом данного метода являются принятие во внимание следующего комплекса факторов, характеризующих имитаторкак средство обучения:
У данного метода существует достаточно интересная разновидность — адекватность с точки зрения сенсорных процессов и восприятия, т. е. вопрос смещается с «как точно имитируется оборудование и процессы?» на вопрос «насколько сильно различие в восприятии между обучением на имитаторе и обучением на реальном оборудовании?», т. е. акцент смещается с оборудования на обучаемого. Для оценки адекватности (или схожести) восприятия, на данный момент, необходимы дорогостоящие и сложные исследования, т. к. необходимо учитывать множество физиологических показателей:
В качестве основного недостатка метода является необходимость использования экспертного подхода в процессе задания весов факторов, а также границ факторов на этапе разработки требований к создаваемому тренажеру.
В целом данный метод представляет значительный интерес, но достаточно труднореализуем. Если материал будет интересен читателям — обязательно напишу статью про нейроинтерфейс.
В результате был выбран новый подход оценки эффективности имитатора, отличительной особенностью которого является рассмотрение имитатора не только как техническое средство обучения, но и как инструмент (средства и методы) управления рисками. При такой постановке эффективность может быть определена как прогнозируемое снижение рисков (потерь) предприятия в результате обучения персонала на имитаторе. Таким образом эффективность может быть определена следующим отношением:
эффект от применения имитаторов — прогнозируемое снижение рисков в зависимости от затрат
Effect = (A-B)/C, где
A- Ожидаемый риск (потери) с учетом текущего значения вероятности человеческого фактора (например рубли);
B- Ожидаемый риск (потери) с учетом уменьшения вероятности человеческого фактора (за счет использования тренажеров);
C- Затраты на создание (или покупку) и использование имитаторов в процессе подготовки персонала.
*вероятности рисков А и B содержат в себе промежуток (период) времени – время эксперимента.
6. Подводим итоги (за эталон берем стандартный ПК без VR)
Фактор:
Результаты показывают однозначную победу VR. Из минусов можно указать следующее – несколько обучаемых, тем не менее, жаловались на головокружение и усталость (FPS не проседал) в процессе работы в шлеме, часть обучаемых отмечала незначительное головокружение и усталость после обучения.
Например, уже ставший историей, eMagin z800 не позволял работать человеку, впервые его надевшему, более 5 минут. Обычно начиналось головокружение и другие неприятные состояния. Качество изображения также было не высоким, обучаемому приходилось тратить значительное время в попытках понять, что точно он видит.
Пример того, что видел пользователь.
Что изменилось сейчас? Очень многое. Заказчики требуют поддержку VR-шлемов, не для имиджа, а для реального учебного процесса. Последние разработки Oculus’а и HTC Vive также начинают трудиться в учебных центрах. Можно сказать, что есть небольшая путаница с API, но и это уже не проблема, т.к. имеется масса примеров.
Сейчас немного о «теоретических» плюсах и возможностях VR —
Виртуальная реальность – модельная трехмерная (3D) окружающая среда, создаваемая компьютерными средствами и реалистично реагирующая на взаимодействие с пользователями, а система формирования виртуальной реальности – это система, обеспечивающая генерацию модели реальности в соответствии с математической моделью этой реальности при помощи программных средств.
Суть заключается в том, что при подаче на основные органы восприятия пользователя (зрительные, слуховые, тактильные, обонятельные) программно управляемых воздействий, а также при обеспечении реалистичной реакции моделируемой среды на производимые действия, появляется эффект личного участия пользователя в наблюдаемой виртуальной среде.
Главное отличие систем виртуальной реальности от прочих технологий (видеоряд, 2D, 3D графика и проч.) состоит именно в том, что VR обеспечивает эффект личного присутствия и личного участия пользователя (т.е. пользователь не ощущает разницы между действиями в реальности и действиями, выполняемые в системе VR). Системы VR способны реализовать принципиально новый и очень эффективный способ передачи информации с глубокой, на уровне подсознания, степенью воздействия на пользователя.
Глубина закрепления информации в несколько раз превосходит традиционные способы. Это и другие качества систем VR имеют большую значимость при создании имитаторов.
Именно этого и ждут от VR.
Теперь практика.
1. Цель
Уточню, что рассматриваю применение VR только для обучения персонала. Иными словами нас интересует систематическое обучение, т.е. обеспечения усвоения определенной совокупности навыков, умений и процедур. Задачи — обеспечить соответствие усваиваемых материалов или навыков требованиям предстоящей работы, эффективность учебного процесса, а также добиться того, чтобы усвоенные при обучении стереотипы были успешно перенесены на условия реальной работы.
2. Выбираем нужный контент
Уровень соответствия синтезируемого изображения и звука оригиналу является важным фактором, от которого зависит эффективность тренажера в целом. Работа реального оборудования редко бывает бесшумной. Очень часто звук несет в себе немало информации о работе оборудования или происходящих процессах. Изменение звуковой картины часто свидетельствует об аварии. Синтезируемое изображение какого-либо объекта, детали или процессов должно быть узнаваемо. Несоблюдение этих требований может привести к потере времени пользователя, в попытках понять, что он видит и слышит, что значительно снижает эффективность обучения.
Выбираем тренажер по выполнению штатных технологических операций и тренажер по действиям персонала в случае возникновения аварийной ситуации.
3. Выбираем «железо»
HTC Vive + дополнительные трекеры Vive Tracker +перчатки Noitom Hi5 VR Glove.
4. Ставим эксперимент в учебном центре. Группу обучаемых (разных возрастов) разделяем на две части. Первая проходит обучение сначала на ПК без VR, затем на VR-шлеме. Вторая часть группы соответственно наоборот.
5. Сравниваем эффективность обучения с использованием VR с классическим клавиатура/мышь.
Как сравниваем?
Количественное обоснование оценки эффективности использования имитаторов с точки зрения повышения качества обучения, вызывает значительные затруднения.
Большинство существующих исследований связывает эффективность электронных образовательных ресурсов (к которым относятся и имитаторы) с тем, сколько запоминает обучаемый (это можно легко измерить). Часто выделяются следующие характеристики:
- временные (время выполнения действия, операции, время реакции, время, затрачиваемое на исправление ошибки, и т.д.);
- скоростные (производительность труда, скорость реакции, движения и т.д. – величины, обратные времени);
- точностные (величина ошибки в мерах физических величин (миллиметрах, углах и т.п.), количество ошибок, вероятность ошибки, вероятность точной реакции, действия и т.д.);
- информационные (объем заучиваемого материала, перерабатываемой информации, объем восприятия и т.д.).
Отмечаются и другие факторы, такие как развитие творческих способностей, профессиональной интуиции и т.д., но единое мнение об оценке этих факторов отсутствует, что и является причиной затруднений при определении количественной оценки. В вопросе эффективности восприятия и запоминания информации наблюдается большая схожесть взглядов. При увеличении популярности имитаторов можно ожидать появления исследований в области педагогики. Метод не совершенен, т.к. использует «педагогические шкалы» и «матрицы компетенций», т. е. размерности не имеющие никакого экономического эквивалента или зависимости. Указываются и другие недостатки, такие как учет знаний/умений/навыков достигнутых в процессе обучения, т. е. перенесенные на условия обучения, а не на реальные условия работы специалиста и т. д. (Эффективность должна оцениваться как результат переноса навыков из учебных условий на условия реальной работы).
Другой подход — Адекватность как мера эффективности, т. е. степень схожести реального и имитируемого при помощи имитатора объекта или процесса. Данный метод сфокусирован на вопросе «насколько точно имитатор воспроизводит реальное оборудование и процессы», т. е. основным плюсом данного метода являются принятие во внимание следующего комплекса факторов, характеризующих имитаторкак средство обучения:
- уровень соответствия (подобия) синтезируемого изображения оригиналу;
- уровень соответствия синтезируемого звукового окружения оригиналу;
- уровень соответствия механизмов управления оригиналу;
- уровень соответствия механизмов воздействий среды (температура, давление и т.д.);
- адекватность и универсальность математической модели (поведения объектов) и т.д.
У данного метода существует достаточно интересная разновидность — адекватность с точки зрения сенсорных процессов и восприятия, т. е. вопрос смещается с «как точно имитируется оборудование и процессы?» на вопрос «насколько сильно различие в восприятии между обучением на имитаторе и обучением на реальном оборудовании?», т. е. акцент смещается с оборудования на обучаемого. Для оценки адекватности (или схожести) восприятия, на данный момент, необходимы дорогостоящие и сложные исследования, т. к. необходимо учитывать множество физиологических показателей:
- eye-трекинг (слежение за траекторией взгляда);
- изменение химии крови;
- регистрация электрической активности головного мозга и т. д.
В качестве основного недостатка метода является необходимость использования экспертного подхода в процессе задания весов факторов, а также границ факторов на этапе разработки требований к создаваемому тренажеру.
В целом данный метод представляет значительный интерес, но достаточно труднореализуем. Если материал будет интересен читателям — обязательно напишу статью про нейроинтерфейс.
В результате был выбран новый подход оценки эффективности имитатора, отличительной особенностью которого является рассмотрение имитатора не только как техническое средство обучения, но и как инструмент (средства и методы) управления рисками. При такой постановке эффективность может быть определена как прогнозируемое снижение рисков (потерь) предприятия в результате обучения персонала на имитаторе. Таким образом эффективность может быть определена следующим отношением:
эффект от применения имитаторов — прогнозируемое снижение рисков в зависимости от затрат
Effect = (A-B)/C, где
A- Ожидаемый риск (потери) с учетом текущего значения вероятности человеческого фактора (например рубли);
B- Ожидаемый риск (потери) с учетом уменьшения вероятности человеческого фактора (за счет использования тренажеров);
C- Затраты на создание (или покупку) и использование имитаторов в процессе подготовки персонала.
*вероятности рисков А и B содержат в себе промежуток (период) времени – время эксперимента.
6. Подводим итоги (за эталон берем стандартный ПК без VR)
Фактор:
- временные (время выполнения действия, операции, время реакции, время, затрачиваемое на исправление ошибки, и т.д.) — 140% (VR на 40% лучше)
- скоростные (производительность труда, скорость реакции, движения и т.д. – величины, обратные времени) — 90% (VR на 10% хуже);
- точностные (величина ошибки в мерах физических величин (миллиметрах, углах и т.п.), количество ошибок, вероятность ошибки, вероятность точной реакции, действия и т.д.) — 120% (VR на 20% лучше)
- информационные (объем заучиваемого материала, перерабатываемой информации, объем восприятия — 170% (VR на 70% лучше)
- прогнозируемое снижение рисков — 140% (VR на 40% лучше)
Результаты показывают однозначную победу VR. Из минусов можно указать следующее – несколько обучаемых, тем не менее, жаловались на головокружение и усталость (FPS не проседал) в процессе работы в шлеме, часть обучаемых отмечала незначительное головокружение и усталость после обучения.
