Microsoft улучшила систему виртуальной реальности для слепых
Инженеры из Microsoft Research представили новую систему виртуальной реальности для слепых и слабовидящих людей. По сравнению с предыдущей версией, которая позволяла двигать виртуальную трость только в горизонтальной плоскости, в новой — три тормоза, благодаря которым трость можно поднимать, опускать, а также притягивать к себе и ставить практически перпендикулярно земле. В систему встроен вибромотор, который позволяет получать гаптический ответ от контакта трости с поверхностями, а дополняется взаимодействие со средой заранее записанными звуками. Семь из восьми слабовидящих участников, опробовавших виртуальную среду, справились с навигацией без столкновений, сообщается на сайте компании.
В 2018 году компания Microsoft впервые показала Canetroller — свою систему виртуальной реальности для слепых и слабовидящих людей. Основной инструмент такой системы — трость, с помощью которой происходит контакт пользователя со средой: она присоединена к закрепляемому на поясе металлическому стержню, по которому свободно двигается. К стержню присоединен вибромотор, а к самой трости — датчик: при столкновении с виртуальными объектами трость останавливается, имитируя столкновение реальное. Кроме того, такая система позволяет распознавать некоторые поверхности: для этого при контакте, например, с виртуальной тротуарной плиткой в наушники пользователю посылается соответствующий звук.
Основной недостаток Canetroller — ограниченное количество степеней свободы: трость в такой системе можно двигать только в горизонтальной плоскости, что может сильно осложнить навигацию в большом виртуальном пространстве. В новой системе навигации, созданной при участии Майка Синклера (Mike Sinclair), который работал над Canetroller, конструкция трости осталась примерно такой же, но в нее, помимо тормоза в горизонтальном пространстве, добавлено еще два: вертикальный тормоз в основании металлического стержня, а также тормоз на конце трости в месте закрепления на стержне.
Такая конструкция позволила значительно увеличить количество степеней свободы: трость можно двигать горизонтально и вертикально, а также по направлению к себе. Увеличение степеней свободы не только расширяет диапазон взаимодействия, но также и позволяет, например, поставить трость перпендикулярно земле.
Как и в Canetroller, в новой системе есть возможность имитировать контакт с различными поверхностями с помощью установленного в трости вибромотора и заранее записанного звука. Интересно, что новая система позволяет различать не только сами поверхности, но и движение, которое используется для контакта с ними: так, пользователь может постучать или провести виртуальной тростью по виртуальному бетону — и звуки, и гаптический ответ будут разными.
Для проверки работы новой системы исследователи создали сложную виртуальную среду размером шесть на шесть метров: в ней установлены несколько разных препятствий в виде блоков, стен или перегородок, а помимо гаптического ответа, получаемого виброотдачей от трости, для навигации используются звуки и их динамика в пространстве. Среду опробовали восемь слабовидящих людей: семерым из них удалось успешно выполнить задачу (добраться до предмета), не сталкиваясь с виртуальными препятствиями.
Опыт пользователей в виртуальной среде также сильно зависел от материала наконечника трости: участники, которые для навигации в виртуальной реальности использовали трость с пластиковым наконечником, чаще сообщали о странных ощущениях при контакте с объектами. Это, по словам ученых, объясняется тем, что при записи звуков контакта с поверхностями и виброотдачи использовалась трость с металлическим наконечником. Те участники, которым досталась трость с металлическим наконечником, в свою очередь, ничего странного не заметили: это, помимо прочего, говорит о важности подбора материала для взаимодействия с виртуальной средой. Больше подробностей о работе новой системы виртуальной навигации можно также найти в препринте, выложенном на сайте компании.
Еще одно полезное приспособление для слепых и слабовидящих — умные очки со встроенным распознаванием и голосовым помощником, например, те, которые недавно представила голландская компания Envision: свою систему распознавания они встроили в очки Google Glass Enterprise Edition.
Елизавета Ивтушок
Алгоритм помог отделить летучих мышей от птиц и насекомых
Ученым удалось точно описать миграцию перелетных летучих мышей и отличить их от других животных. Оказалось, что они летают на меньшей высоте, чем птицы, и начинают мигрировать позднее. Найти мигрирующих летучих мышей помог алгоритм для классификации данных с радаров: он определил, какие данные относятся к насекомым и птицам, а какие — к летучим мышам. Работа опубликована в журнале Methods in Ecology and Evolution. С помощью радаров ученые уже почти 80 лет исследуют летающих существ: птиц и насекомых. По данным с радаров можно изучать длительные и массовые перемещения птиц, например сезонную миграцию. Для анализа радарных данных нужно сначала понять, каким животным эти данные принадлежат. Птиц и насекомых легко различить по размеру, форме и аэродинамике, а вот летучих мышей от птиц отличить сложнее. Для различения летающих животных на радарных данных используются разные алгоритмы, в том числе методы машинного обучения, но для них нужно много предварительных наблюдений. Например, исследователи могут пронаблюдать за движением птиц в определенном месте и отметить их на данных с радаров. В отличие от птиц, летучие мыши активны в темное время суток, и наблюдать за ними сложнее, поэтому данных о миграции летучих мышей мало. Из-за отсутствия данных их перелеты не учитываются при строительстве небоскребов, вышек или электростанций, поэтому летучие мыши могут в них врезаться во время миграции. Чтобы лучше изучать и защищать летучих мышей, группа ученых из Тель-Авивского университета под руководством Нира Сапира (Nir Sapir) придумала способ определять их на данных с радаров. Во-первых, авторы учли характеристики полета летучих мышей: амплитуду и скорость движений крыльями, высоту и скорость передвижения. Во-вторых, они исследовали данные, собранные за четыре года в Долине Хула в Израиле за определенные две недели в июне — обычно в это время там останавливаются передохнуть многие перелетные птицы во время миграции по Евразийско-Африканскому маршруту, но по ночам в июне в долине встречаются только четыре хорошо изученных вида птиц, которых можно перепутать с летучими мышами. По характеристикам полета ученые отделили этих птиц от летучих мышей в радарных данных. Так авторы собрали датасет с информацией о перелетах летучих мышей и насекомых с птицами. Наблюдений по летучим мышам оказалось намного меньше, поэтому ученые дополнительно сгенерировали искусственные данные с помощью нейросети. В итоговом датасете получилось 430 тысяч наблюдений. На нем натренировали четыре классификатора, отделяющие летучих мышей от других летающих существ. Для классификации использовали деревья решений. Каждый классификатор использовал разный набор параметров: в одном учитывались все данные о полете, в другом не учитывалась скорость передвижения, в третьем — амплитуда и скорость махов крыльями, в четвертом — паузы без взмахов крыльями. Худшие результаты (точность меньше 65 процентов) показали третья и четвертая модели, которые не учитывали информацию о взмахах крыльями. Зато классификатор, обученный на полном наборе данных, показал точность 94 процента. Помимо обычной оценки точности классификации, авторы проверяли, как часто модель ошибочно определяет летучих мышей на дневных данных (обычно летучие мыши мигрируют по ночам). Авторы применили обученный классификатор на другие данные, собранные в Долине Хула, и смогли выяснить новые особенности миграции и поведения летучих мышей. Оказалось, что они еще менее активны зимой, чем летающие птицы и насекомые. Также ученые показали, что летучих мышей есть два основных периода и направления миграции: с марта по июнь на север и с сентября по ноябрь на юг. Летучие мыши начинают и заканчивают сезонные перелеты позднее, чем птицы. Недавно зоологи выяснили, что перелетные летучие мыши ориентируются по геомагнитному полю во время миграций. Ученые пришли к этому выводу после экспериментов с малыми нетопырями. Две группы летучих мышей держали в обычных клетках и клетках с искаженным магнитным полем. Когда обе группы выпустили из клеток, они полетели в разных направлениях.