Sieciowy pulpit wirtualnej rzeczywistości do eksperymentów z nauką o decyzjach i nawigacji z wieloma uczestnikami
26 sierpnia 2018
Ten artykuł opisuje metodę przeprowadzania eksperymentów dla wielu użytkowników w zakresie podejmowania decyzji i nawigacji za pomocą sieciowego laboratorium komputerowego.
Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinie nauk o decyzjach i poznaniu przestrzennym, takie jak wykorzystanie wirtualnej rzeczywistości komputerowej do prowadzenia badań orientacyjnych z wieloma uczestnikami. Główną zaletą tej techniki jest to, że protokół eksperymentalny może być zaadaptowany i zastosowany przez innych badaczy w celu stworzenia laboratorium rzeczywistości wirtualnej z komputerem stacjonarnym. Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku nauk behawioralnych i poznania przestrzennego, ponieważ eksperymentatorzy mogą skutecznie monitorować zachowanie uczestników, którzy są jednocześnie zanurzeni w wirtualnym środowisku pulpitu.
Ogólnie rzecz biorąc, osoby, które są nowicjuszami w tej metodzie, będą miały trudności, ponieważ takie laboratorium wymaga konserwacji i ścisłych protokołów w celu zbierania danych w kontrolowanych warunkach. Wizualna demonstracja tej metody ma kluczowe znaczenie ze względu na trudności związane z eksperymentami rzeczywistości wirtualnej na komputerach stacjonarnych dla wielu użytkowników, takie jak konfiguracja eksperymentu i zarządzanie uczestnikami. Tę procedurę zademonstruje Alvaro Ingold, technik z naszego laboratorium.
Zacznij od włączenia serwera i świateł w sterowni w laboratorium. Ustaw pokoje testowe zgodnie z wymaganą liczbą uczestników. Skopiuj wykonywalny program eksperymentalny i odpowiadające mu pliki konfiguracyjne na dysk sieciowy.
Następnie otwórz zintegrowane środowisko skryptowe programu PowerShell na pulpicie systemu Windows. W konsoli programu PowerShell określ tablicę nazw komputerów, aby utworzyć obiekt puli klientów. Wpisz Start-Pool pool, aby uruchomić komputery klienckie, i Register-Pool pool, aby połączyć serwer z komputerami klienckimi.
Następnie należy przygotować komputery po stronie klienta przed uruchomieniem programu. Wpisz Invoke-Pool Mount-NetworkShare path}, aby skierować komputery do wprowadzenia właściwej ścieżki folderu. Następnie należy wykonać przygotowane funkcje na serwerze, wpisując Start-GameServer i wpisując na komputerze klienta Invoke-Pool Start-GameClient}Określ adres IP serwera jako parametr funkcji.
Poczekaj na komunikat na monitorze serwera, który informuje o pomyślnym nawiązaniu połączenia. Na koniec rozdaj formularze zgody i długopisy w każdej kabinie. Potasuj talię kart z miejscami, które wskazują układ miejsc uczestników.
Pięć minut przed oficjalną godziną rozpoczęcia zacznij sprawdzać dowód osobisty każdego uczestnika, aby upewnić się, że zgadza się z listą zarejestrowanych uczestników. Następnie pozwól uczestnikom wybrać kartę, na której znajduje się numer ich miejsca. Poproś uczestników, aby przeszli do odpowiedniej kabiny oraz przeczytali i podpisali formularze zgody.
Podnieś je przed przeprowadzeniem eksperymentu. Transmituj instrukcje za pomocą mikrofonu do wszystkich uczestników. Poinformuj ich o podstawowych zasadach, w tym o zakazie komunikowania się z innymi uczestnikami i niedozwolonym używaniu osobistych urządzeń elektronicznych.
Poproś uczestników, aby podnieśli ręce, jeśli mają jakiekolwiek pytania dotyczące eksperymentu. Rozpocznij eksperyment od przedstawienia kwestionariusza demograficznego. Wdróż scenę szkoleniową, aby nauczyć uczestników, jak manewrować w środowisku wirtualnym i monitorować postępy, patrząc na zrzuty ekranu ze wszystkich komputerów, aż wszyscy uczestnicy zakończą sesję szkoleniową.
Po sesji treningowej rozpocznij fazę testowania eksperymentu. Upewnij się, że przed każdą próbą istnieje krótki okres oczekiwania na załadowanie następnej sceny i umożliwienie uczestnikom przeczytania instrukcji. Obserwuj zachowania uczestników z interfejsu birds-eye na komputerze serwera.
Po zakończeniu eksperymentu zamknij serwer i program kliencki, wpisując Stop-GameClient i Stop-GameServer w konsoli programu PowerShell. Następnie poproś uczestników, aby pozostali w pozycji siedzącej, dopóki ich numer nie zostanie wywołany przez mikrofon. Wyodrębnij końcowe wyniki uczestników z partytury pliku.
txt w folderze projektu na komputerze serwera i przekonwertować swoje wyniki na płatność pieniężną. Skopiuj i zapisz dane eksperymentu z serwera na dysku zewnętrznym w celu przyszłej analizy. Następnie zadzwoń pojedynczo pod numery boksów i spotkaj się z każdym uczestnikiem w recepcji.
Podziękuj uczestnikowi i przekaż mu odpowiednią płatność. Na koniec zbadaj puste boksy i zbierz wszelkie pozostałe długopisy lub formularze. W tym przypadku maksymalne i minimalne czasy to czasy wymagane przez najszybszych i najwolniejszych uczestników, aby dotrzeć do celu w każdej próbie.
Te opisowe statystyki wskazują na stopień, w jakim uczestnicy zapoznali się ze środowiskiem w trakcie prób. Uzyskane dane pozwalają również na wizualizację trajektorii generowanych przez wirtualny tłum w Próbie 1 i Próbie 16. Statystyki przestrzenne mogą być następnie wykorzystywane do analizowania zmian trajektorii w trakcie prób.
Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać, aby zawsze postępować zgodnie ze ścisłymi krokami zaprojektowanych eksperymentów ze względu na koszty związane z każdą sesją eksperymentalną.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsza praca opisuje metodę przeprowadzania wieloużytkownikowych eksperymentów dotyczących podejmowania decyzji i nawigacji z wykorzystaniem sieciowego laboratorium komputerowego. Technika ta pozwala badaczom na efektywne monitorowanie uczestników zanurzonych w pulpitowym środowisku wirtualnym.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Nauka o podejmowaniu decyzji
- Kognicja przestrzenna
- Nauki behawioralne
Wstęp
- Wieloużytkownikowe eksperymenty z wykorzystaniem wirtualnej rzeczywistości na komputerach stacjonarnych niosą ze sobą specyficzne wyzwania.
- Przestrzeganie rygorystycznych protokołów jest niezbędne dla prawidłowej zbiórki danych.
- Demonstracje wizualne są kluczowe dla zrozumienia opisanej metody.
- Uczestnicy mogą być monitorowani jednocześnie w kontrolowanym środowisku.
Cel badania
- Opracowanie protokołu prowadzenia badań nad orientacją w przestrzeni z udziałem wielu uczestników.
- Dostosowanie konfiguracji eksperymentalnej do użytku przez innych badaczy.
- Zbadanie implikacji dla nauk behawioralnych i poznania przestrzennego.
Zastosowane metody
- Konfiguracja sieciowego laboratorium komputerowego.
- Stacjonarna rzeczywistość wirtualna dla immersyjnych doświadczeń.
- Monitorowanie zachowania uczestników podczas eksperymentów.
- Demonstracje wizualne ułatwiające zrozumienie metody.
Główne wyniki
- Skuteczna adaptacja protokołu eksperymentalnego do ustawień wieloużytkownikowych.
- Zwiększone zrozumienie procesów podejmowania decyzji i nawigacji.
- Identyfikacja wyzwań związanych z zarządzaniem uczestnikami w środowiskach wirtualnych.
- Wykazanie przydatności tej metody w badaniach behawioralnych.
Wnioski
- Metoda ta stanowi wartościowe narzędzie dla badaczy w dziedzinie nauki o podejmowaniu decyzji.
- Ułatwia ona badanie poznania przestrzennego w kontrolowanym środowisku.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tym protokole w ramach różnych zastosowań.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Wielużytkownikowe platformy wirtualnej rzeczywistości umożliwiają kontrolowane badanie wyłaniających się zachowań decyzyjnych i nawigacji przestrzennej w zestandaryzowanych warunkach. Podejście to wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka we wczesnych etapach odkrywania leków poprzez kwantyfikację wpływu zmiennych kontekstowych na zachowanie zbiorowe w systemach istotnych dla danej choroby. Metoda ta zapewnia wartość prognostyczną dla walidacji celu molekularnego dzięki powtarzalnemu, wysokoprzepustowemu fenotypowaniu behawioralnemu.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wstępne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia weryfikację hipotez terapeutycznych poprzez standaryzowany pomiar trajektorii nawigacyjnych i procesów podejmowania decyzji w systemach wieloagentowych.
- Wartość operacyjna: Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez izolację zmiennych niezależnych, takich jak stres lub bodźce kooperacyjne, w kontrolowanych środowiskach wirtualnych.
- Wartość prognostyczna: Generuje ilościowe zmienne zależne (np. czas przejścia, odchylenie od ścieżki), które korelują z obciążeniem poznawczym i pozwalają ocenić pewność wybranego celu.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Gotowość testu: Przygotowanie zwalidowanych biologicznych odpowiedników (ludzkich sieci podejmowania decyzji) do przesiewania związków poprzez ustalenie bazowych wyników behawioralnych.
- Reprodukowalność: Zapewnienie standaryzowanego gromadzenia danych pomiędzy sesjami za pomocą rygorystycznych protokołów, co umożliwia wiarygodną ocenę związków w przesiewie fenotypowym.
- Skalowalność: Możliwość udziału do 36 uczestników jednocześnie, co pozwala na ponowne wykorzystanie platformy do badań zależności dawka-odpowiedź lub przesiewania wariantów genetycznych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Ciągłość translacyjna: Łączy etap odkryć z pracami przedklinicznymi poprzez zestawienie wskaźników nawigacji wirtualnej z rzeczywistymi punktami końcowymi poznania przestrzennego.
- Postęp skorygowany o ryzyko: Dostarcza danych dotyczących trajektorii i wahań, co pozwala na podejmowanie decyzji go/no-go w oparciu o spójność behawioralną pomiędzy próbami.
- Dopasowanie biomarkerów: Umożliwia wyodrębnienie statystyk przestrzennych (np. entropii ścieżki, czasu przebywania) jako biomarkerów translacyjnych do walidacji celów neuropsychiatrycznych.
Integracja potoku i przepływu pracy
Metoda ta wpisuje się w proces odkrywania leków, od generowania hipotez po identyfikację wiodących związków, dostarczając mierzalnych wyników behawioralnych, które umożliwiają redukcję ryzyka mechanistycznego.
- Biologia odkrywcza: Ułatwia wyjaśnienie szlaków poprzez monitorowanie w czasie rzeczywistym, w jaki sposób manipulacje środowiskowe zmieniają wzorce podejmowania decyzji grupowych.
- Przesiewanie: Dostarcza gotowe do analizy wyniki, w tym oceny końcowe i wizualizacje trajektorii, w celu porównania efektów działania związków.
- Analityka: Dostarcza statystyki opisowe (minimalne/maksymalne czasy ukończenia) oraz analitykę przestrzenną w celu ilościowego określenia krzywych uczenia się i adaptacji behawioralnej.
- Badania translacyjne: Łączy się z walidacją przedkliniczną poprzez przenoszalne wskaźniki nawigacyjne, które odzwierciedlają procesy przestrzenne zależne od hipokampa.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Służy jako możliwość ponownego wykorzystania do podłużnego monitorowania behawioralnego w wielu kampaniach eksperymentalnych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną w walidacji celu poprzez zmniejszenie niejednoznaczności w mechanizmach podejmowania decyzji społecznych.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalność dzięki standaryzowanej konfiguracji, orkiestracji opartej na PowerShell oraz scentralizowanej ekstrakcji danych.
- Wartość strategiczna: Poprawia efektywność kapitałową, umożliwiając przeprowadzanie testów behawioralnych z dużą liczbą próbek (high-n) bez konieczności logistyki terenowej.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację dostosowaną do ryzyka poprzez obiektywne progi (np. czas do osiągnięcia celu, spójność ścieżki) dla decyzji typu go/no-go.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga wiedzy specjalistycznej w zakresie konfiguracji sieci, skryptowania środowisk wirtualnych oraz projektowania eksperymentów behawioralnych.
- Zależność od infrastruktury opartej na systemie Windows, automatyzacji PowerShell oraz zsynchronizowanej komunikacji klient-serwer.
- Konieczna jest standaryzacja procedur uzyskiwania zgody, protokołów rozmieszczenia uczestników oraz sposobu przekazywania instrukcji między zespołami w celu zminimalizowania zmiennych zakłócających.
- Wymaga uwzględnienia kwestii adaptacyjnych podczas przenoszenia scenariuszy (np. ewakuacji, zadań poszukiwawczych) do kontekstów modeli chorobowych.
- Ograniczeniem jest konieczność zastosowania kontrolowanych warunków laboratoryjnych oraz ścisłego przestrzegania protokołów czasowych w celu zapewnienia integralności danych.
