O nas | Kontakt
Koledar
petek, 16. december 2016

EHOLOKACIJA SKOZI IZKUSTVENO UČENJE

Projekt »Eholokacija« odpira različne poti. Raziskovalci začeli delo na projektu, ki bi omogočil zaznavanje globine prostora prek mreže vibracijskih vmesnikov, ki bi jih uporabnik nosil na hrbtu.

dr. Matjaž Kljun

Park Škocjanske jame izvaja program Mreža univerz, ki ga financira UNESCOv program z imenom Človek in biosfera. K sodelovanju so povabili Oddelek za informacijske znanosti in tehnologije UP FAMNIT ter predlagali, da v sodelovanju z raziskovalci iz Laboratorija za interakcijo človek-računalnik HICUP izpeljejo projekt »Eholokacija«. Raziskovalno se v laboratoriju namreč ukvarjajo z načrtovanjem inovativnih pametnih uporabniških vmesnikov, ki delujejo kot razširitev naših fizičnih, mentalnih in vedenjskih sposobnosti. V okviru projekta je študent Patrik Kocjančič pod mentorstvom Klena Čopiča Puciharja in Matjaža Kljuna izdelal prototip, s pomočjo katerega se lahko skozi izkustveno učenje s pomočjo zvoka uporabnikom približa razumevanje okolice.

Delfini in netopirji sicer niso slepi, vendar znajo za razumevanje okolice, kot dodaten ali samostojen čut za orientacijo v prostoru, uporabljati zvok. Netopirji si lahko sliko okolice ustvarijo tako, da oddajajo zvok visoke frekvence (ultrazvok, ki ga ljudje ne slišimo) in z občutljivim sluhom prestrezajo njegov odmev. Kot predstavniki letečih sesalcev so zelo ogroženi zaradi uničevanja in preganjanja iz njihovih prebivališč, spreminjanja njihovega življenjskega prostora in pretirane uporabe pesticidov. Ker veljajo Škocjanske jame z okolico za enega pomembnejših življenjskih prostorov netopirjev, skušajo v parku z različnimi aktivnostmi ljudem približati raznovrstnost in življenje teh izjemnih živali. Projekt “Eholokacija” je ena izmed številnih takih aktivnosti.


Slika 1: Uporabniki s prototipom na glavi. Na sprednji strani je senzor za zaznavanje globine, na zadnji pa telefon, ki signale iz senzorja spreminja v zvokovne signale.

 

Pri izdelavi prototipa so se raziskovalci srečali z več inženirskimi in raziskovalnimi problemi. Ljudje navadno ne zmoremo zaznati odmeva lastnega zvoka z veliko natančnostjo, zato so morali raziskovalci najti dovolj majhen globinski senzor, ki bi lahko zaznaval prostor pred uporabnikom v treh globinah in bil primeren za nošnjo na glavi kot naglavna lučka. Potrebno je bilo pretvoriti globinsko sliko v zvok, za kar so uporabili pameten telefon. Naslednjo težavo je predstavljal način pretvorbe globinske slike v zvokovni signal, ki bi bil ljudem takoj razumljiv. Vemo namreč, da so možgani zmožni interpretirati kompleksne vzorce in jih razumeti, a za to potrebujejo daljše časovno obdobje, kar pri napravi Eholokacija ne pride v poštev. Uporabniki si ne moremo privoščiti nekaj tednov učenja, zato so morali raziskovalci ugotoviti, kako kompleksen zvok smo ljudje zmožni kognitivno razločiti in se ga naučiti v kratkem času. Poleg tega je bilo treba raziskati, kako kompleksne oblike lahko prepoznamo in ugotoviti, s kakšno frekvenco ter amplitudo predstaviti različne globine ter kolikšna globina je primerna za povratno informacijo ipd. Raziskovalci so se odločili za tri različne načine pridobitve zvokovnih povratnih informacij:

  • enojen zvok s spreminjajočo frekvenco, ki globinski snop iz središča senzorja predvaja kot isti zvok na obe ušesi,
  • dvojen (ali stereo) zvok s spreminjajočo frekvenco, pri katerem globinsko sliko navpično razdelijo na dva enaka dela in iz vsakega pretvorijo središčni globinski snop v zvok za vsako uho posebej in
  • enojen zvok, pri katerem se spreminjata tako frekvenca kot jakost (amplituda) zvoka, podobno kot to počnejo nekatere vrste netopirjev.

VIDEO (prikaz delovanja naprave v enem izmed treh načinov): https://www.youtube.com/watch?v=L_nvmq4XfYo

Odločiti se je bilo treba tudi za barvo zvoka. Pri vzvratni vožnji in približevanju oviri ali pa pri vzvratni vožnji dostavnih vozil smo uporabniki izpostavljeni predirljivemu zvoku, katerega namen je opozoriti na nevarnost. V veliki večini primerov smo takemu zvoku izpostavljeni kratko časovno obdobje. Pri napravi “Eholokacije” so poiskali nežnejše zvoke, kot je kapljica vode ali struna kitare, saj uporabniki nosijo napravo na glavi do pet minut.

Prototip je bil prvič predstavljen javnosti na Noči raziskovalcev (https://www.znanostzazivljenje.si/) septembra v koprski Taverni. Raziskovalci so postavili kvadraten prostor velikosti štiri krat štiri metre, v katerem so se ljudje lahko premikali in poskušali poiskati izhod. Pokrili so jim namreč oči in na ušesa dali slušalke, skozi katere so dobivali zvočne informacije.


Slika 2: testni prostor na Noči raziskovalcev

Prostor je požel veliko zanimanja in napravo je poskusilo nekaj manj kot 300 ljudi. Vsi so bili navdušeni in veliko jih je želelo poskus ponoviti. Naprava je sedaj na voljo obiskovalcem Učnega centra Parka Škocjanske jame. Za projekt so se zanimali tudi mediji in ga predstavili v oddaji V središču na Radiu Koper (http://4d.rtvslo.si/arhiv/dopoldan-in-pol/174435996).

Projekt »Eholokacija« odpira različne poti in možnosti za nadaljnje raziskave. Raziskovalci laboratorija HICUP so z raziskovalci z nizozemske Univerze v Utrechtu v začetku decembra začeli delo na projektu, ki bi ljudem omogočil zaznavanje globine prostora prek mreže vibracijskih vmesnikov, ki bi jih uporabnik nosil na hrbtu.

Tako bi lahko slepim osebam pomagali zaznati globino prostora z nadgrajevanjem čuta tipa, s čimer jim ne bi zaprli slušnega kanala, kot je to izvedeno v zgoraj opisani napravi.