واقعیت را مجازی کنید: واقعیت مجازی چگونه مغز شما را “فریب” می دهد!

VR را واقعی احساس کنید

محیط های واقعیت مجازی VR  می توانند به کوچکی کابین خلبان هواپیما یا به اندازه کل دنیای مجازی باشند. این محیط ها به گونه ای طراحی شده اند که ممکن است واقع بینانه باشند. همه جانبه بودن به این معناست که فناوری به خوبی می تواند راههای احساس و درک جهان را در زندگی روزمره ما شبیه سازی کند. VR زمانی همه جانبه تلقی می شود که تجربه ما در یک دنیای مجازی مشابه تجربه ما در دنیای واقعی باشد. به عنوان مثال در دنیای واقعی می توانید با سرعت های مختلف راه بروید یا بدوید. اگر در یک دنیای مجازی بودید و فقط می توانستید با یک سرعت ثابت حرکت کنید ، دنیای مجازی همه جانبه نخواهد بود زیرا تجربه شما در VR با تجربه شما از دنیای واقعی یعنی جایی که می توانید با سرعت های مختلف قدم بزنید یا بدوید ،مطابقت ندارد. فناوری پشت VR به گونه ای طراحی شده است که ما احساس می کنیم مکانی که در آن ایستاده ایم را ترک کرده و به جایی کاملاً متفاوت منتقل شده ایم. در واقع هر چه دنیای مجازی برای ما متقاعد کننده تر و همه جانبه تر باشد، بیشتر آن را باور می کنیم یا حداقل احساس می کنیم در یک محیط مجازی هستیم.

پس چگونه این اتفاق می افتد؟ بگذارید تصور کنیم که می خواهیم یک جهان جایگزین برای تجربه ی یک دوست بسازیم. برای موفقیت باید بسیار قانع کننده باشد. اگر این کار را درست انجام دهیم، مغز دوست ما فریب‌ خواهد خورد و احساس می‌کند که این جهانی که ما طراحی کرده‌ایم، واقعی است، با وجود اینکه او می‌داند، این یک خیال است. اگر اشتباه انجام دهیم، تجربه های دوست ما در جهان جایگزین با چگونگی درک مغز او از چیزها در دنیای واقعی فاصله خواهد داشت. او ممکن است فکر کند که این تجربه لذت بخش است، اما مغز او “فریب‌خورده” نخواهد بود. احتمال سوم این است که ما آن را واقعا اشتباه می فهمیم. این آخرین سناریو می تواند به این معنا باشد که دوست ما به بیماری cybersickness دچار شده باشد و این زمانی است که VR مغز شما را فریب می دهد و بیماری حرکت را احساس می کند( مثل احساس تهوعی که بعضی از افراد در ماشین، هواپیما یا در قایق احساس می کنند). به عبارت دیگر VR وقتی که دنیای مجازی “رفتاری” متفاوت از دنیای واقعی داشته باشد ، بی تأثیر است.

VR چگونه مغز ما را فریب می دهد

برای درک اینکه VR چگونه کار می کند ، ابتدا باید کمی در مورد چگونگی درک مغز از جهان اطراف خود بدانیم. اجازه دهید همین جا توقف کنیم و به حواس خود مثل دیداری، شنیداری، لامسه که به ما اجازه می دهد دنیا را تجربه کنیم، فکر کنیم. برای درک جهان، مغز باید ابتدا اطلاعاتی از اندام های حسی، مانند چشم، گوش و پوست وارد کند. اما آوردن اطلاعات (به شکل انتقال اطلاعات از اندام های حسی به مغز) فقط احساس را توصیف می کند. اتفاقی که بعد می افتد این است که مغز این اطلاعات را تفسیر می کند و به ما امکان می دهد آنچه در محیط اتفاق می افتد را درک کنیم. تفسیر مغز از حسهایی که درک ما را ایجاد می کنند، ادراک نامیده می شود. به عنوان مثال ، می توانیم سگی را ببینیم که در آن اتاق می دوید، صدلی پارس او را می شنویم ، و موی او را بر روی پوست خود احساس می کنیم یعنی این احساساتی است که می فهمیم و آنها را به عنوان یک تجربه درک می کنیم. احساسات همه از طریق ادراک به هم می‌رسند تا تجربه سگ را به ما بدهند. این اثر متقابل احساس (استفاده از حس دیداری، شنیداری و غیره) و ادراک (تفسیر مغز ما از این اطلاعات) است که تجربه ی ما از واقعیت را ایجاد می‌کند.

چگونه اجزای تشکیل دهنده VR می توانند نوعی واقعیت را بسازند؟

اگر قرار است یک جهان جایگزین بسازیم، چیزهای زیادی برای پیگیری وجود دارد! از آنجا که حواس ما متعدد و پیچیده است، ما در مورد یک مثال ساده‌تر صحبت خواهیم کرد ، یک دنیای جایگزین که ما می‌توانیم از طریق دیدن به تنهایی ان را تجربه کنیم. ما هنوز هم می توانیم این مکان را متقاعد کننده بسازیم زیرا مغز ما بیشتر از هر حس دیگری به بینایی وابسته است. اجازه دهید تصور کنیم که چیزی که ما خلق می کنیم چیزی شبیه تپه های شنی مریخی است (شکل 1). چگونه با این تصویر ساده شروع کنیم و دوست خود را وادار کنیم که آن را به عنوان یک محیط همه جانبه درک کند؟ برای شروع، دوست ما باید قادر به تجربه این تصویر دو بعدی از تپه ی مریخی باشد، انگار که به همان اندازه ی فضای سه بعدی که اکنون در آن هستید واقعی است. برای تحقق این امر، ما باید با ساختن چیزی در محیط خود بنام دید استریوسکوپی شروع کنیم.

شکل 1 – تپه مریخی برگرفته از: (NASA.GOV)

چگونه ممکن است با استفاده از واقعیت مجازی این تصویر دو بعدی از تپه های شنی مریخ را به جهانی تبدیل کنیم که احساس  کنیم واقعاً در آن ایستاده ایم؟ پاسخ پیچیده است و شامل توانایی ایجاد دید استریوسکوپی در یک هدست VR و ردیابی حرکت سر VR-wearere است.

یک عکس معمولی یک تصویر بی حرکت است که از یک جنبه ی واحد مشاهده می شود. اما در دنیای واقعی  وقتی صحنه ای را مشاهده می کنیم می توانیم به اطراف حرکت کنیم و از زوایای مختلف به آن نگاه کنیم. در شکل 2، ما سگی به نام لیکا را میبینیم که در کنار یک صندلی نشسته است. گاهی اوقات بسته به نقطه ی دیدمان می توانیم قسمت بیشتری از صندلی را نسبت به لیکا ببینیم. اینکه چقدر از دید ما از صندلی توسط لیکا محدود شده است بستگی به جایی که ایستاده ایم دارد. همچنین باید توجه داشته باشیم که ما در این تصاویر عمق را احساس می کنیم. در عکس‌ها، می‌توانیم بگوییم که صندلی به ما نزدیک‌تر از لیکا است، زیرا تا حدی دید ما را نسبت به او مسدود می‌کند. دانستن اینکه چقدر چیزها به هم نزدیک یا دور هستند، تا حدودی به دید دو چشمی ما بستگی دارد. دید دو چشمی به این معنی است که چشم چپ و راست ما چیزها را از با تفاوت کمی می بینند، زیرا در دو طرف صورت قرار دارند. دانستن اینکه چقدر چیزها به هم نزدیک یا دور هستند، تا حدودی به دید دو چشمی ما بستگی دارد یعنی مغز ما باید اطلاعات را از این دو نظر با هم ادغام کند. این فرایند استریوپسیس نامیده می شود. دید به صورت سه بعدی به مغز ما اجازه می دهد تا از نزدیک یا دورتر بودن اجسام اطلاع پیدا کنیم. برای دوست ما، دید سه بعدی همان چیزی است که به جای نگاه کردن به آن، توهم بودن در تصویر را ایجاد می‌کند.

شکل 2 – پنج نقطه دید متفاوت ، بسته به جایی که بیننده ایستاده است، سگ (لیکا) را نشان می دهد.

در یک عکس ساده، برای نشان دادن زوایای مختلف، به چندین عکس نیاز داریم. واقعیت مجازی به ما اجازه می دهد تا این محیطهای منفرد را ادغام کنیم و به ما امکان می دهد تا برای درک نقاط مختلف  حرکت کنیم و عمق سه بعدی را درست مثل زندگی واقعی درک کنیم.

چگونه جهانی مجازی بسازیم؟

حال چگونه می توانیم برای تجربه ی مجازی دوست خود یک دید سه بعدی ایجاد کنیم؟ ابتدا باید یک هدست VR برای او تهیه کنیم. هدست های VR با ارائه تصاویر کمی متفاوت به هر چشم، دید دو چشمی را شبیه سازی می کنند و این توهم را ایجاد می کنند که یک عکس دو بعدی یک محیط سه بعدی است. هدست های پیشرفته VR می توانند گران قیمت باشند، اما شما می توانید با استفاده از Google Cardboard یک هدست ارزان قیمت در خانه تهیه کنید و سپس از یک تلفن همراه به عنوان صفحه نمایش استفاده کنید (با استفاده از برنامه هایی که تصویر را به نمایش های جداگانه برای هر چشم تقسیم می کنند).

دید سه بعدی تنها چیزی نیست که ما به آن نیاز خواهیم داشت، زیرا دوست ما هنگام کاوش در یک مکان جدید، می خواهد همانطور که ما به محیط توجه میکنیم و جستجو میکنیم، به اطرافش نگاه کند. پس در این جا باید ردیابی سر head-tracking را معرفی کنیم. تصور کنید در یک کلیسای زیبا قدم می زنید. به احتمال زیاد به بالا و پایین، چپ و راست و پشت سر خود نگاه خواهید کرد. در دنیای واقعی، این اتفاق انقدر طبیعی می افتد که حتی متوجه نمی شویم. با این حال، در کشف چگونگی ایجاد یک محیط VR، ما اغلب نیاز به متوقف کردن و زیر سوال بردن مواردی داریم که معمولاً آنها را امری طبیعی می دانیم.

اگر یک هدست VR یک تکه از تصویر را نشان دهد و مهم نباشد که چقدر بالا و پایین را نگاه می کنیم، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در این صورت خیلی جذاب و قانع کننده نخواهد بود! اگر ما مولفه های VR ردیابی سر را فراموش کنیم یک محیط مجازی غیر قابل متقاعدکننده، تنها چیزی است که دریافت می کنیم. زمانی که دوست ما بالا یا پایین را نگاه می‌کند، زاویه تپه های شنی مریخ باید با زاویه‌ای که سرش را تکان می دهد مطابقت داشته باشد. و هنگامی که او بر می گردد محیط همه جانبه  و سه بعدی باید اطلاعات دیداری که قبلا  پشت سر او بود را نشان دهد. ردیاب سر با استفاده از چیزی به نام شتاب سنج (دستگاهی که می تواند تشخیص دهد که چیزی و در چه جهتی حرکت می کند)، که می تواند حرکت و جهت چیزی را تشخیص دهد، به سادگی جهتی که سر شما نشان می دهد را کنترل می کند. تلفن های هوشمند شتاب سنج هایی در خود دارند که به وسیله آنها می توانید از انواع خاصی از بازی هایی که در آن ها می توانید تلفن خود را کج کنید، لذت ببرید. شتاب سنج تلفن نحوه کج شدن آن را تشخیص می دهد و سپس حرکت خود را بر اساس بازی تنظیم می کند.

واقعیت مجازی واقعاً اشتباه رفته است

شتاب سنجی که در VR وجود دارد از شتاب سنجی که در سر ما هست تقلید می کند. هر زمان که سر خود را حرکت می دهیم، اندام هایی را در گوش داخلی خود حس می کنیم( سیستم دهلیزی ) که اطلاعاتی در مورد نحوه جهت گیری سر ما در فضا،  به مغز ارائه می دهد. سیستم دهلیزی برای کمک به ما در حفظ تعادل، اطمینان از سقوط نکردن و اطلاع از اینکه در حالت خوابیده یا ایستاده هستیم، بسیار مهم است. ایجاد ردیاب سر در هدست VR  دوست ما، درصورت درست دریافت کردن محیط مجازی، قانع کننده خواهد بود. اما اگر اشتباه شود، دوست ما ممکن است دچار بیماری به نام cybersickness شود. این اتفاق در VR زمانی رخ می‌دهد که یک فرد احساس گیجی و تهوع ‌کند. این مانند نوعی بیماری حرکتی است که ممکن است هنگام خواندن یک کتاب در صندلی عقب اتومبیل به آن دچار شوید. با این حال جالب است بدانید که بیماری حرکت و بیماری cybersickness کاملاً یکسان نیستند. نگاهی دقیق به این تفاوت به ما کمک می کند تا درک کنیم VR چگونه می تواند در “فریب” مغز، حتی گاهی به روش های غلط، بسیار موفق باشد.

وقتی دچار بیماری حرکت می شویم چه اتفاقی می افتد؟ این بیماری نتیجه ی دریافت دو سیگنال متناقض از مغز است. یک سیگنال از چشم‌ها و دیگری از گوش داخلی (یعنی قسمت‌هایی که حس می‌کنند سر شما در فضا تکان داده می‌شود و نه قسمت‌هایی که صداها را تشخیص می‌دهند!). زمانی که در حال خواندن یک کتاب در اتوموبیل در حال حرکت هستید، چشمان شما به مغز منتقل می کند که حرکت نمی کنید، اما سیستم دهلیزی شما حرکت ماشین به سمت پیچ ها، ترمزها و سرعت را ثبت می کند. سیستم دهلیزی اطلاعات مغز شما را که در حال حرکت هستید می‌فرستد. مغز شما نمی‌تواند این دو پیغام مخالف را کاملا تطبیق دهد و گاهی نتیجه بیماری حرکتی است. پس به همین دلیل است که خیره شدن به پنجره می تواند به رفع بیماری حرکتی کمک کند. در این حالت چشم شما سیگنال در حرکت بودن را به مغز می فرستد و دیگر بین سیگنال ها ارتباط متناقضی وجود نخواهد داشت و شما کم کم احساس بهتری پیدا خواهید کرد.

بنابراین، چگونه ممکن است در VR زمانی که کاملاً حرکت نمی کنید بیماری حرکت را احساس کنید؟ به طور کلی سیستم دهلیزی شما در VR خیلی فعال نیست، زیرا شما اغلب ایستاده اید یا نشسته اید. دید سه بعدی و ردیابی سر، توهم حرکت را به شما می دهد. گمان می شود که بیماری cybersickness ناشی از این توهم است که به عنوان vection نیز شناخته می شود. شما احتمالا زمانی که در اتوبوس یا قطار بوده اید تجربه ی این توهم را داشته اید که به سمت جلو یا عقب حرکت می کنید در حالی که وسیله ی نقلیه مقابل شما در حال حرکت بود. این توهم می تواند هنگامی که حرکت در VR اتفاق بی افتد به این صورت که چشمان شما می گوید: من در حال حرکت هستم، در حالی که سیستم تعادلی شما می گوید: من ثابت هستم. بیماری cybersickness  همچنین زمانی می تواند رخ می‌دهد که تاخیر زمانی بین حرکت سر شما و زمان پخش صفحه ی نمایش از محیط ایجاد می شود. برخی افراد به طور خاص مستعد بیماری حرکت و  cybersickness هستند، هر چند دلیل دقیق این نفاوت بین افراد هنوز مشخص نشده است.

VR چقدر واقعی احساس می شود؟

بیایید فرض کنیم که ما اجزای هدست VR خود را درست دریافت کرده ایم و دوست ما مستعد بیماری cybersickness نیست و یک فضای مجازی موفق ایجاد کرده ایم اما چگونه می توانیم بدانیم که چقدر واقعی است؟ حضور یک مفهوم مهم در VR  است. حضور برای اندازه گیری میزان احساس فرد در حال حاضر در محیط مجازی به جای محیط فیزیکی استفاده می شود. یکی از راه های اندازه گیری حضور، ثبت ضربان قلب و سایر علائم استرس است. اگر در زندگی واقعی خیلی به لبه ی صخره نزدیک شوید، احتمالاً احساسات خاصی  مثل ضربان قلب شدید ، کف دست های عرق کرده و تنفس سریع تر را تجربه خواهید کرد. اندازه‌گیری این علائم استرس نیز می‌تواند با استفاده از یک لبه ی صخره مجازی در یک محیط شبیه‌سازی شده انجام شود. یکی از راههایی که از VR در خارج از بازی استفاده می شود، در واقع برای درمان فوبیا های خاص مانند اکروفوبیا (ترس از ارتفاع) است. با استفاده دقیق متخصصان بهداشت روان از VR، افرادی که ترس شدیدی از ارتفاع (یا انواع دیگر فوبیا) دارند، می توانند با روشی تحت عنوان حساسیت زدایی سیستماتیک، که در آن می توانند به آرامی بر ترس خود در یک محیط امن مسلط شوند، درمان شوند.

واقعیت مجازی این امکان را دارد که به ما اجازه دهد چیزهایی را تجربه کنیم که به احتمال زیاد هرگز در زندگی واقعی با آنها روبرو نخواهیم شد. محیط مجازی که برای دوست خود ایجاد کردیم فقط شامل حس بینایی بود. فناوری پیشرفته VR، حس های دیگری را نیز در بر می گیرد. هر چه حواس ما به درستی در یک محیط VR گنجانده شده باشد ، به همان اندازه واقعی تر از زندگی است. هرچه دنیای واقعیت مجازی سه بعدی تر باشد، احساس حضور ما در آن بیشتر می شود.

نتیجه

تفاوت زیادی بین یادگیری چیزی از طریق خواندن یا تماشای مستند و در واقع تجربه کردن آن وجود دارد. اغلب ما از طریق کتاب های درسی و فیلم ها، درباره موضوعاتی مانند نجوم یاد می گیریم. با این حال در آینده، کلاس علوم ممکن است فقط شامل سفرهایی به محیط های VR باشد، جایی که ما می توانیم قدم زدن در یک تپه مریخی را بررسی و احساس کنیم. در نهایت، این فناوری با تقلید از تجربیات ادراکی که در دنیای واقعی داریم و ترغیب ما به این که درون بازی هایمان هستیم یا در سطح سیاره دیگری قرار گرفته ایم، مغز ما را “فریب” می دهد. شما چگونه از این فناوری مهیج استفاده خواهید کرد؟