Συντάχθηκε 27-10-2016 09:25
από Esthir Gelasaki
Email συντάκτη: egelasaki<στο>tuc.gr
Ενημερώθηκε:
27-10-2016 11:35
Ιδιότητα: υπάλληλος.
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΕΥΑΓΓΕΛΙΑ ΜΑΥΡΟΜΙΧΕΛΑΚΗ
με θέμα
Aνθρωποκεντρικά μέτρα πιστότητας για διαδραστικές σκηνές υπολογιστικών γραφικών
Neuroscientific fidelity metrics for interactive computer graphics scenes
Εξεταστική Επιτροπή
Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Αικατερίνη Μανιά (επιβλέπουσα)
Αναπληρωτής Καθηγητής Μιχαήλ Λαγουδάκης
Αναπληρωτής Καθηγητής Αντώνιος Δεληγιαννάκης
Περίληψη
Η εργασία αυτή παρουσιάζει την υλοποίηση ενός τρισδιάστατου διαδραστικού παιχνιδιού που ονομάζεται ‘Cyberball3D+’ και το οποίο χρησιμοποιήθηκε για την διεξαγωγή νευροεπιστημονικών πειραμάτων μέσα σ’ ένα μαγνητικό τομογράφο. Το παιχνίδι Cyberball3D+ είναι ένα εικονικό παιχνίδι ανταλλαγής μπαλιών στο οποίο οι συμμετέχοντες είτε αποκλείονται είτε όχι από τη διαδικάσια της ανταλλαγής της μπάλας. Το παιχνίδι παίζεται από τρεις εικονικούς παίκτες και τον συμμετέχοντα στο πείραμα, ο οποίος βρίσκεται μέσα στον μαγνητικό τομογράφο. Το τρισδιάστατο παιχνίδι σχεδιάστηκε για να καταστήσει ένα διαδραστικό εικονικό περιβάλλον στην οθόνη ενός μαγνητικού τομογράφου, επιτρέποντας τη διεξαγωγή νευροεπιστημονικών πειραμάτων για τη μελέτη των επιπτώσεων του κοινωνικού αποκλεισμού, της ενσυναίσθησης και των διαφορετικών επιπέδων του ανθρωπομορφισμού στη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου που σχετίζονται με τη γνωστική κοινωνική λειτουργία. Σε αντίθεση με τα στατικά ερεθίσματα που συνήθως εμφανίζονται στον ανιχνευτή του μαγνητικού τομογράφου, αυτό το παιχνίδι αποτέλεσε τη βάση ενός ολοκληρωμένου αλληλεπιδραστικού νευροεπιστημονικού πρωτοκόλου για πειράματα μέσα σε μαγνητικούς τομογράφους. Παρά το γεγονός ότι αυτή η εργασία επικεντρώθηκε στην τεχνική υλοποίηση του συστήματος, για πρώτη φορά αναπτύχθηκε ένα επικυρωμένο επιστημονικό μέτρο της πειστικότητας ενός εικονικού χαρακτήρα ταυτόχρονα με τη συναισθηματική εμπλοκή του συμμετέχοντα την ώρα που η εμπειρία του λάβανε χώρα κατα τη διάρκεια του πειράματος.
Το σύστημα αναπτύχθηκε σε στενή συνεργασία μεταξύ του Πολυτεχνείου Κρήτης όπου πραγματοποιήθηκε η τεχνική υλοποίηση του παιχνιδιού και την Ιατρική Σχολή του Brighton και Sussex, όπου διεξήχθησαν τα πειράματα σε μαγνητικό τομογράφο με τη χρήση του τρισδιάστατου παιχνιδιού.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι όταν οι συμμετέχοντες έπαιζαν σε ένα περιβάλλον με υψηλό επίπεδο ανθρωπομορφισμού σε σχέση με ένα περιβάλλον με χαμηλό επίπεδο ανθρωπομορφισμού ενεργοποιήθηκαν περιοχές του εγκεφάλου που σχετίζονται με τη διαδικασία κοινωνικής γνωστικής λειτουργίας καθώς και με την αντίληψη των συναισθημάτων σε ερεθίσματα του προσώπου. Αυτό υποδηλώνει ότι οι συμμετέχοντες ένιωσαν λιγότερο άγχος για μια πιθανή απόρριψη παίζοντας με παίκτες που χρησιμοποιούσαν το υψηλότερο επίπεδο ανθρωπομορφισμού. Επιπλέον, τα αποτελέσματα έδειξαν ότι κατά τη μελέτη πολύπλοκων συναισθηματικών αντιδράσεων, ένα υψηλό επίπεδο ανθρωπομορφισμού των εικονικών παικτών προκαλεί παρόμοια ενεργοποίηση του εγκεφάλου όπως συμβαίνει και σε περιστάσεις του πραγματικού κόσμου.
Ο ευρύτερος στόχος αυτής της εργασίας ήταν να αξιολογηθεί κατά πόσο τέτοιες ισχυρές κοινωνικές-ψυχολογικές μελέτες θα μπορούσαν να διεξαχθούν επωφελώς μέσα σε εικονικά περιβάλλοντα για την προώθηση της έρευνας της νευροεπιστήμης και του τομέα των γραφικών..
Abstract [προαιρετικά]
This work presents a 3D interactive gaming paradigm called Cyberball3D+ for the secluded space of an fMRI scanner. The Cyberball3D+ game is a virtual ball-toss game where participant is either excluded or not from ball tossing played by three virtual players and the subject in the scanner. The game proposed was designed to render an interactive Virtual Environment (VE) on an fMRI display, enabling the conduct of formal neuroscientific experiments and investigating the effects of social exclusion, empathy and different level of anthropomorphism on human brain activity. Although this work focused on the technical implementation of the system, for the first time, we propose a validated neuroscientific fidelity metric of character believability and emotional engagement.
The system was developed in close collaboration between the Technical University of Crete where the technical implementation took place and the Brighton and Sussex Medical School where the initial fMRI experiments were conducted using the system proposed.
The results demonstrated that participating in a high anthropomorphism environment rather than a low anthropomorphism environment activated both frontal cortex and superior temporal gyrus. This suggests that compared to more human like avatars, playing the non-anthropomorphic avatars is less subjectively rewarding and potentially anxiogenic. In addition, the results indicated that when studying complex emotional responses, a high level of anthropomorphism of synthetic characters engages neuroscientific patterns of brain activation as in real-world circumstances.
A broader aim of this work was to assess whether such powerful social-psychological studies could be usefully carried out within VEs advancing cognitive neuroscience and computer graphics research.
Τόπος: Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 145Π-42
Έναρξη: 31/10/2016 09:30
Λήξη: 31/10/2016 10:30
