디즈니 리서치, 가상 현실을 이용한 새로운 국경 개척
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월트 디즈니 회사의 연구 부서 과학자들은 실제 테니스 공을 잡기 위해 가상 현실 (VR) 인터페이스를 사용하면서 손 – 눈 협응을 최적화하기위한 혁신적인 방법을 개척하고 있습니다. Disney Research에 따르면 가상 현실에서 유형의 물리적 객체와의 동적 상호 작용이 VR 경험을 크게 향상시킵니다. 이러한 연구 결과는 엔터테인먼트, 게임, 스포츠 훈련뿐만 아니라 치료 중재 및 교육 기반 가상 현실 학습 도구의 향후 개발에 대한 많은 잠재적 응용을 가지고 있습니다.
Günter Niemeyer와 Matthew Pan의 디즈니 리서치 팀은 이번 주 로스 앤젤레스에서 개최 된 IEEE Virtual Reality 2017 컨퍼런스에서 "가상 현실에서 공을 잡는다"는 최초의 연구를 발표했습니다. 디즈니 리서치 (Disney Research)의 성명을 통해 수석 연구원 인 귄터 니 메이어 (Günter Niemeyer)
"당신의 손에 실제 공을 잡고 느끼는 것은 VR을 훨씬 더 풍부하고, 더 믿을 수 있고, 흥미롭고, 상호 작용이 풍부하고, 역동적이며,보다 현실감있게 만듭니다. 공을 잡으려면 강한 손과 눈의 협응을 포함하여 유아기부터 배운 많은 조정 기술이 필요합니다. "
Niemeyer는 MS와 Ph.D.를 받았다. MIT (Massachusetts Institute of Technology)에서 적응 로봇 제어 및 양방향 원격 조작 영역에서 Disney에서의 그의 연구는 가상 현실 환경에서 인간 로봇 상호 작용과 고유 수용체를 계속 연구하고 있습니다. 소뇌 는 고유 감각의 무의식적 측면을 조정하는 데 중심 역할을한다.
참가자들이 성공적으로 공을 잡을 수 있도록 동적 VR을 사용한 최신 실험에서 Niemeyer와 Matthew Pan, Disney Research 연구소 직원 및 Ph.D. 브리티시 컬럼비아 대학 (University of British Columbia)의 한 학생은 가상 현실에서 실제 볼을 잡는 데 필요한 손과 눈의 협조가 가능하다는 사실을 처음으로 보여주었습니다.
이 실험에서 Pan과 Niemeyer는 VR 공을 잡는 세 가지 상황을 조사했습니다. 흥미롭게도, 참가자들은 3 가지 VR 상황 모두에서 공을 잡는 성공률이 95 %였습니다. 사실, VR 시스템이 테니스 공의 비행을 예측하고 참가자가 공의 궤적을 시각화하는 것을 돕는 능력은 포수에게 현실 세계에서는 사용할 수없는 실용적인 이점을 제공했습니다. 팬은 공을 잡는 것과 관련된 두뇌 역학에 대해 언급 한 성명서에서 높은 성공률을 설명했습니다.
"가장 확실한 설명은 볼의 위치에 대한 정보가 없으면 포수는 더 높은 뇌 기능을 필요로하는 작업에서보다 단순하고 시각적으로 지시 된 포인팅 작업으로 궤적을 추정하기 위해 식별 된 목표 지점에 의존해야한다는 것입니다.
특히 VR 시각화의 예측 지원으로 볼 포수의 감각이 향상되었지만 아래의 Disney Research 연구소 비디오에서 볼 수 있듯이 실제로 대상과 접촉하는 시간 (밀리 초) 내에서 볼을 잡는 효과적인 전략을 세밀하게 조정하는 데 도움이되었습니다.
당신의 소총은 Proprioception과 손 – 눈 조정의 자리가 공을 잡을 필요합니다
새로운 디즈니 리서치는 버추얼 리얼리티 포착에서의 진보의 신경 과학에 깊이 관여하지 않습니다. 즉, 법정 안팎에서 스포츠 성능과 인간 잠재력을 최적화하는 데있어 소뇌 ( "작은 두뇌"라틴어) 가하는 역할에 대해 수십 년 동안 연구하고 저술했습니다.
소뇌에 대한 나의 매력에 비추어 볼 때, 나는 소뇌 고유 수용, 손 – 눈 조정 및 VOR의 렌즈를 통해 "가상 현실에서 공 잡기"실험을 보게되어 기뻤습니다. ( 소뇌 는 대뇌 의 자매이며 "소뇌와 관련이 있거나 소뇌에 위치하고 있음을 의미합니다.")
vestibulo-ocular reflex (VOR)는 표적을 추적하거나 공을 잡을 때 머리 움직임과 반대 방향으로 안구 운동을 생성하는 자동 반사입니다. 소뇌의 VOR은 누군가가 스포츠와 삶에서 어떤 움직이는 물체에 집중하고 추적 할 수있게합니다. 소뇌의 VOR 시스템이 없다면, 당신은 가상 현실에서 손으로 눈을 맞추거나 스포츠를 할 수 없습니다. 또한, "볼을 향한 눈"을 갖는 것은 강력한 VOR 시스템의 반영입니다.
앞서 언급했듯이, 소뇌는 우주에서의 신체의 위치를 지속적으로 모니터하는 데 필요한 의식을 잃은 독자 감정을 감독합니다. 또한 들어오는 물체의 속도를 몸, 팔다리, 손 등의 위치와 비교함으로써 미세 조정 근육 운동의 정확한 타이밍을 조정합니다. 이것은 포수의 미트, 테니스 라켓, 야구 방망이 또는 모든 스포츠 장비 공이나 하키 퍽 치기.
진화론 적 관점에서, 소뇌의 "blindsight"능력은 파충류의 뿌리에서 남은 것으로 여겨진다. 현대에서는 블라인드 시력과 강력한 VOR을 통해 잘 훈련 된 운동 선수가 움직이는 공 또는 하키 퍽을 빠른 속도로 추적 할 수 있습니다. . . 도마뱀이 눈 깜짝 할 사이에 맹인 파리를 잡기 위해 블라인드를 사용하는 것처럼 말입니다.
연습은 선수 전반의 소뇌 기능을 향상시킵니다. 연습, 연습, 연습의 년은 Babe Ruth가 공원에서 속도 위반 커브 볼을 치는 데 필요한 소뇌 기술을 어떻게 완성했는지입니다. 앤디 로딕 (Andy Roddick)의 수십 년간의 연습으로 라켓의 스윗 스팟을 치면서 머리 위로 테니스 공을 보지 않고도 155mph의 에이스를 제공 할 수있게되었습니다.
소뇌는 운동 선수가 "보지 않고 보거나"알지 않고 "알 수 있습니다"
웨인 그레츠키 (Wayne Gretzky)는 "좋은 하키 선수가 퍽이있는 곳에서 뛰고있다. 위대한 하키 선수가 퍽이 될 곳에서 뛰게됩니다. "이 통찰력은 선수의 소뇌 본능을 신뢰하면서"지나친 생각 "을 피하기 위해 운동 선수의 소뇌 힘에 영향을줍니다.
늦은 아버지, 리차드 버그 랜드 (Richard Bergland)는 제가 자라면서 청소년기에 저의 주요 테니스 코치였습니다. 그는 또한 신경 과학자, 신경 외과의, 그리고 전 테니스 챔피언이었으며 그의 테니스 코칭에 "알지 못하는 것"을 알기 위해 소뇌에 매료되어있었습니다. 아빠의 방법은 항상 Luke Skywalker에게 헬멧의 폭발 방패를 사용하거나 Force 를 신뢰하여 X-wing 스타 파이터의 유도 컴퓨터를 끄는 방법을 가르치려는 Obi-Wan Kenobi를 상기 시켰습니다.
1977 년 11 세의 야심 찬 테니스 선수 였을 때 나는 실제 현실을 차단 한 가상 현실 "방패"를 착용 한 테니스 공을 잡는 연구 참가자의 Disney Research 비디오 (위)를 처음 보았을 때, 다음 Björn Borg가되기를 꿈꿨다. 누가 Luke Skywalker가 자신의 직감과 시각 장애를 최적화 한 방식으로 The Force 를 사용했는지에 집착했습니다.
오비완 (Obi-Wan) 케 노비 (Keni Obi-Wan)가 유명한 스타 워즈 (Star Wars) 장면에서 다음과 같이 말합니다 : "이번에는 의식적인 자아를 놓으십시오. 그리고 본능에 따라 행동하십시오. " (기록을 위해 : 조지 루카스 (George Lucas)의 스타 워즈 (Star Wars) 영화 설화에 고의로 짠 조셉 캠벨 (Joseph Campbell)의 영웅의 여정 과 신화 의 힘에 대한 일반적인 교훈에 기자로 삼아 기네스 세계 기록을 깨고 ' 울트라 지구력 운동 선수로서의 '세계'를 경험하고, '평범한 세계'로 돌아가서 나는 일반 대중을 대상으로하는 모험에 대해 배운 교훈을 썼다. 운동 선수의 길 : 행복과 행복의 땀. )
아빠의 코칭 조언은 항상 내 마음 속에 오비완 케노비의 코치 조언을 되풀이했습니다. 예를 들어, 아버지는 눈가리개를 착용하면서 내 테니스 서브를 끝없이 연습하도록했습니다. Luke의 폭발 방패와 동등한 서비스를 연습하면서 내 눈을 사용하지 않고 공이 어디에 있는지를 알 수있는 소뇌 기능을 강화했습니다.
어쨌든, 나는이 "blindsight"훈련에서 내 소뇌에있는 근육 기억이 내 소뇌 신경 회로에 지울 수 없도록 코드화되어 있음을 증명할 수있다. 요즘 몇 년에 한 번씩 테니스를 치기는하지만 … 불과 몇 분간 워밍업을 한 후 정기적으로 눈을 가리고 테니스 연습을 한 지 수십 년이 지났지 만 눈을 감고 테니스 공을 성공적으로 사용할 수 있습니다.
신경 과학 기반의 테니스 코치로서, 아버지는 종종 내 머리 위로 갔다는 밀교적이고 잠재적으로 관련없는 것들을 말할 것입니다. "크리스, 모든 뇌졸중으로 소뇌의 풀 킨 cells 세포에 저장된 근육 기억을 망치질하고 단련하는 것에 대해 생각해보십시오."다행히도, 아빠는 저를 "벙어리 징크 (bumb jock)"처럼 느끼지 않으면 서 의미하는 바를 설명 할 수있는 지적 겸손 함을 가지고있었습니다. 내가 물어볼 때, 내 얼굴에 짜증이났다. "너 무슨 소리 야?!?"
그럼에도 불구하고, 아버지의 학문 및 대뇌 언어를 더 좋아하게 만드는 지속적인 시도에서, 나는 항상 시네마틱 한 시각화를 사용하거나 나의 마티 네 우상과 같은 신발을 걷고있는 주인공 인 척하면서 신경 과학적인 조언을 적용하는 방법을 상상해 왔습니다.
"이것의, 나는 절대적으로 확실하다. 신경 외과 의사가 된 것은 공에 대한 내 눈 의 직접적인 결과였습니다. "- Richard Bergland, MD
신경 외과 의사로서 아버지는 테니스 코트에서 마스터 한 소뇌 기술을 수술실로 가져갈 수있는 이전 기술로 인정했습니다. 그는 종종 이렇게 말합니다. "이것에 대해서, 나는 절대적으로 확신합니다. 신경 외과의가되는 것은 공에 대한 내 눈의 직접적인 결과였습니다. "
우리 아버지께서는 두뇌 외과의가되는 것은 잘 훈련 된 운동 선수 또는 마스터 조각가와 흡사합니다. 그는 신경 외과 수술이 대뇌보다 훨씬 소뇌라고 생각했다. 실제로 아빠는 OR에서하고있는 일에 대해 너무 많이 생각한다면 자신의 "흐름 채널"에서 그를 빠져 나와 "구역"에있게 될 것이라고 말했다. 이로 인해과 유동성 을 경험하고 유지하기가 더 어려워졌다. 압력 하에서 은혜.
그의 전두엽 피질에서 집행 기능의 엄격한 통제를 해제하는 것은 아버지가 윌리엄 제임스 (William James)의 "Relaxation of Gospel of Relaxation"에서 빌려온 시각화 및 용어이며 신인 선수로서 나와 공유하여 "분석에 의한 마비"를 피하는 방법을 배우도록 돕습니다. 법원 안팎.
우리 아빠는 인생 경험을 통해 "지나친 생각"으로 인해 경기장과 고압 신경 외과 수술 중 긴장을 늦추고 질식을 일으켰다 고합니다. 그러나 수십 년 간의 연습을 통해 그는 자신의 소뇌에서 보유한 소뇌 적 "알지도 모르는 기술"을 전심으로 신뢰하는 법을 가르쳐주었습니다. 그렇게하면서 그는 하버드 의과 대학의 BIDMC 및 기타 교육 병원에서 뇌신경 외과의 수석이되었습니다.
제 대중 문화의 관점에서 볼 때, 저는 항상 제 아버지의 학술적 모국어를 개인화 된 설명 스타일로 번역했습니다. 예를 들어 , 포스 는 제 전두엽의 집행 기능을 언 클램핑하고 소뇌에서 자리를 잡는 것과 같은 것입니다. 나의 상상력에서, Obie Wan의 루크에 대한 지혜의 말은 끝없는 연습, 연습, 연습을 통해 내가 소뇌에 두드리며 단련 한 근육 기억을 신뢰하도록 아버지의 충고를 반영했습니다.
일상적인 연습은 소뇌의 기능적 연결성을 최적화하고 지나치게 뇌 신경 회로에 개입하거나 너무 많이 생각하지 않고도 최고 성능을 발휘합니다. 물론 누군가가 경기장이나 테니스 코트에서 과장하기 시작할 때마다 그는 공을 질식시키고, 더듬고, 떨어 뜨릴 가능성이 훨씬 큽니다. (필자는 Psychology Today 블로그 게시물에 "왜 운동 선수가 질식하는 이유가 궁금합니까?"라고 적었습니다.)
가상 현실 기술의 "상상"미래 응용
수십 년 동안, 가상 현실은 조종사 (예를 들어 우리 언니, Fedex의 보잉 777 조종사가되기 위해 소아의 교훈을 적용한 여동생, Sandy Bergland)를 가르치기 위해 비행 시뮬레이터에 사용되었습니다. 문제 해결 방법 및 압력에 대한 은혜 최악의 경우 시나리오 비상 사태의 순간의 열기.
다시 말하지만, VR 기술의 과소 평가 된 가치는 자동 훈련이 암시 적 기억을 사용하여 "자동 조종 장치"에서 기능하면서 뇌 기능 기억을 문제 해결에 효과적으로 풀어주는 소뇌의 고유 감수성 측면을 자동으로 수행한다는 것입니다.
월트 디즈니가 창의력과 혁신을 결합시키는 경향이 분명히 디즈니 리서치에서 번성하고 있다는 것은 분명합니다. 진정으로 사람들의 삶을 향상시킬 수있는 VR 기술의 미래 사용에 대한 "상상력"(디즈니의 아버지가 상상력과 공학의 조화를 표현한 용어)의 관점에서 가능성은 무한합니다.
"가상 현실 시스템이 점점 보편화 될수록 실제 객체와의 동적 인 상호 작용을 가능하게함으로써 사용자 경험을 풍부하게 할 수 있다는 생각이 중요 해지고 있습니다"라고 Disney Research Zurich의 Markus Gross 이사는 최근 VR에서 공을 잡는 것에 대한 성명서에서 . "우리 팀의 초기 작업은 현실 세계를 연결하는 것이 가능할뿐만 아니라 많은 새로운 기회와 혜택을 제공한다는 것을 암시하고 제안합니다."
VR과 실제 요소를 결합한 하이브리드 인터페이스가 광범위한 소뇌 장애 치료에 사용될 수 있습니다.
지난 주 완전히 다른 분야의 최첨단 신경 과학 연구에서 스탠포드 대학의 과학자들은 이전에 알려지지 않았던 "2 광자 칼슘 이미징 (two-photon calcium imaging)"이라는 또 다른 최첨단 기술을 사용하여 이전에 알려지지 않은 소뇌 기능을 발견했습니다. (처음으로) 소뇌의 과립 세포는 보상을 예측하고 예측합니다. 이러한 발견은 지난 2 년 동안 소뇌에서의 "무의식"신경 활동이 중독성 마약 추구 행동을 유도하는 데 중요한 역할을 할 수 있다는 것을 보여주는 다른 연구 결과를 뒷받침합니다.
나는 스탠포드가 소뇌를 보상 행동과 연결시키고, 디즈니 리서치가 가상 현실 소뇌 활동을 실제 대상과 융합시키는 것이 언젠가는 마약에 대한 소뇌 반응을 일으키는 개인화 된 약물 중재를 만들기 위해 "상상할 수있다"고 낙관한다. 안전하고 통제 된 VR 환경에서 단서.
또한 외상 후 스트레스 장애 (PTSD)를 안전하고 건전한 가상 현실 환경에서 발생시키는 실제 요소를 혼합하면 많은 사람들이 마이크로 폭풍으로 인한 소뇌 손상과 연결된 PTSD를 가진 퇴역 군인을 도울 수 있습니다. 전쟁 지역에서. (필자는 Psychology Today 블로그 게시물에서 "Cerebellum Damage는 전투 참전 용사에서 PTSD의 뿌리가 될 수 있습니다."
VR과 실제 세계를 융합시켜 소뇌 관련 결손을 개선시키는 또 다른 잠재적 응용은 자폐 스펙트럼 장애 (autism spectrum disorder, ASD)로서 소뇌의 결정적인 요소를 가지고있다. 예를 들어 시력 추적 기술과 vestibulo-ocular reflex exercise를 현실 세계를 통합 한 VR 설정으로 결합하면 다양한 제어 된 사회 상황에서 눈을 마주 치게하는 ASD 연습 어린이를 도울 수 있습니다. 유사하게 가상 현실 기술은 소뇌 뇌졸중이나 뇌종양 후 실조증 환자를 돕기 위해 개발 될 수 있습니다.
긍정적 인 심리학과 미래의 VR의 일상적인 사용과 관련하여, 선수를 코치하기 위해 사용되는 것과 유사한 고급 가상 현실 도구는 다음과 같은 인간 상호 작용의 독점적 인 측면을 습득하여 취업 면접에 필요한 특정 기술을 코치 할 수 있습니다. VOR 및 신체 언어.
이 신기술의 잠재력이 어두운 측면에서 볼 때, VR 발전에 너무 많이 의존하면 미래의 충격 (Shock)이 발생하거나 얼굴을 마주 보며 인간과의 상호 작용이 끊어 질 수 있습니다. 이 유형의 미래주의 디스토피아는 최근 Black Mirror 의 "Playtest"에피소드에서 탐구되었습니다 . 이 에피소드에서는 주인공 (Wyatt Russell)이 단락 된 가상 현실 게임에 갇히게됩니다. 게임 제작자는 컴퓨터를 끌 수 없으므로 VR 게임 전문가가 만든 가장 깊은 두려움과 악몽으로 가득 찬 가상 세계를 벗어날 수 없습니다.
끝으로, 원래의 스타 워즈 영화 (A New Hope, Episode IV)의 마지막 장면에서 Luke는 Obi-Wan Kenobi의 말을 듣습니다. " 힘을 사용 하십시오, 누가. Let 's go! " 와 그의 VR 기반 컴퓨터 타게팅 시스템의 스위치. 직감을 사용하고 VR 컴퓨터에 의지하지 않고 Luke가 Darth Vader를 피하고 Death Star를 날려 버릴 수 있습니다. 어떤면에서이 장면은 21 세기 디지털 시대에 컴퓨터 기술에 지나치게 의존하는 것에 대해 신중해야하고 실제 생활 경험을 통해 소뇌 기능을 강하게 유지하도록 노력해야한다는 예고적인 알림으로 볼 수 있습니다 스포츠 경기, 일상적인 신체 활동, 사회적 참여 등의 활동을합니다.
분명히 가상 현실에서 코치하고 마스터 할 수있는 많은 것들은 어떠한 VR 장면도없이 연습되고 미세 조정되어야합니다. 즉, 가상 현실과 신경 과학 분야의 선구자적인 연구를위한 흥미 진진한시기라고합니다. 다가오는 neuroscientific 및 VR 발견은 일상 생활을 향상시키고 우리 모두에게 최고를 강화하는 '일상의 현실'과 가상 현실의 결혼에 적용될 것입니다.
