ИСТИНА

1. Задачей, на решение которой направлен реализованный проект, является изучение когнитивных процессов (КП) человека с применением технологий виртуальной реальности (ВР). Разработка и апробация сложных виртуальных сред (ВС), а также разработка методик регистрации ответов наблюдателя в этих средах позволит получить новые данные о фундаментальных закономерностях поведения человека при решении когнитивных задач. Полученные результаты позволят более эффективно использовать интеллектуальный потенциал человека при решении прикладных проблем в области психологии спорта, инновационном образовании, при создании «умных» роботов, а также в задачах развития социального интеллекта. 2. Целью реализованного проекта является анализ современной научной литературы по использованию систем ВР для исследования КП; анализ современных методов исследования КП, включающий психологические, психофизические и психофизиологические параметры регистрации; разработка и апробация программного обеспечения для создания сложных динамических ВС, а также программного обеспечения методик регистрации ответов наблюдателя в ВС; проведение экспериментальных исследований КП человека с применением систем ВР на основе разработанного и апробированного программного обеспечения.

• Подготовлен аналитический обзор современной научной и методической литературы по экспериментальным исследованиям КП, проведенных за последнее десятилетие с применением технологий ВР. Показано, что использование технологий ВР способствует эффективному развитию новых междисциплинарных направлений исследований, включая инновационное образование, когнитивную информатику, спорт высших достижений. • Проведен обзор современных методов исследования КП, включающий психологические, психофизические и психофизиологические параметры регистрации. Отмечены ограничения этих методов и выявлены методологические особенности исследований, проведенных с использованием технологий ВР. К основным достоинствам их использования следует отнести экологическую валидность ВС, возможность регистрации показателей в режиме реального времени, а также активность наблюдателя процессе решения когнитивных задач. • Проведен анализ и обоснование выбора разрабатываемой многофункциональной виртуальной среды, на основании которого обозначены основные направления экспериментальных исследований КП. Для каждого из направлений сформулированы проблемы исследования, а также дано обоснование необходимости использования технологий виртуальной реальности для их изучения. • Для выбранных направлений исследований когнитивных процессов разработано и апробировано программное обеспечение, моделирующее сложные динамические виртуальные среды. Описаны принципы работы CAVE и HMD систем виртуальной реальности, установленных на факультете психологии МГУ имени М.В.Ломоносова в рамках Программы развития МГУ. • Разработано и апробировано программное обеспечение для реализации различных методик регистрации ответов наблюдателя при выполнении когнитивных задач в условиях ВС. • Проведен анализ экспериментальных работ по эффективности решения когнитивных задач в услових виртуальной среды, моделирующей обычные и стрессовые ситуации. Показано, что применение технологий ВР позволяет получать более экологически валидные данные о КП человека, находящегося в стрессовой ситуации. • экспериментальные исследования КП на основе разработанного и апробированного на первом этапе программного обеспечения, моделирующего обычные и стрессовые виртуальные среды, проводились по нескольким направлениям: • когнитивные механизмы формирования трехмерных зрительных иллюзий, включая - исследование эффектов артикуляции в трехмерных иллюзиях светлоты. Было показано, что 1) иллюзии значительно ослабевают при внесении признаков глубины; 2) 3D артикуляция фона не влияет на выраженность иллюзии, что позволило переформулировать классическое определение артикуляции, как количество трехмерных объектов различной окраски. - изучение взаимодействия зрительных и звуковых признаков при восприятии 3D иллюзий движения, которое показало, что введение в сцену иллюзии признаков глубины приводит к уменьшению выраженности послеэффекта движения; однако, введение одновременно двух признаков разной модальности (глубины + звукового сопровождения) выявило обратный эффект – увеличение выраженности иллюзии. - исследование роли прослеживающих движений глаз в восприятии 3D иллюзий исчезновения. Результаты показали, что частота исчезновений целевых стимулов была значимо меньше в условиях, когда глаза отслеживали сонаправленно движущиеся целевые стимулы по сравнению с условием, когда глаза были фиксированы; не было обнаружено различий в частоте исчезновений для вертикального и горизонтального прослеживания, а также при уменьшении размера апертуры движущейся маски. • когнитивные процессы при нарушении вестибулярного аппарата, используя виртуальной среды, моделирующие стрессовые ситуации, включая - исследование влияния иллюзии движения собственного тела на процессы зрительного поиска. Согласно разработанной нами методике, степень нарушений функции вестибулярного аппарата может оцениваться на основе такого параметра движений глаз как различия между минимальной и максимальной величиной длительности фиксаций, наблюдаемых до и после воздействия вращающегося окружения. - исследование взаимодействия центрального и периферического поля зрения при формировании иллюзии движения собственного тела. Показано, что во время воздействия вращающегося окружения с широким полем зрения основным показателем степени нарушений является число морганий, возникающих на основе компенсаторный механизм вестибуло-окулярного рефлекса. • процессы формирования когнитивных карт (КК) пространства при помощи среды виртуального лабиринта и метода оценки КК пространства, разработанного участниками проекта. Результаты показали, что оценка общего числа комнат и дверей виртуального лабиринта производится достаточно точно. Основные ошибки при формировании КК связаны с искажениями размеров комнат, взаимного расположения комнат, а также локализации дверных проемов. • процессы пространственного зрительного внимания в 2D и 3D сценах на материале феномена «слепота к изменению». Показано, что выраженность феномена в 3D сцене повышается, что приводит к уменьшению скорости и точности поиска различного типа изменений. • Подготовлены презентационные материалы для международных и отечественных конференций, включая «Ломоносовские чтения 2013», ICP 2012 (Международный конгресс по психологии), ECVP 2012, ECVP 2013 (Европейская конференция по зрительному восприятию), ГрафиКон 2012 (Международная конференция по компьютерной графике и зрению), 10-ый Китайско-германский семинар по нейронаукам и психологии (Гамбург, Германия, 2013), Cogsci’12 (Международная конференция по когнитивной науке), Всероссийская научная конференция по экспериментальной психологии (Москва, 2012), V Съезд «Российское психологическое общество» (Москва, 2012). • На Международных молодежных научных форумах «Ломоносов 2012» и «Ломоносов 2013» представлены 9 докладов студентов и аспирантов, принимающих активное участие в НИР данного проекта. • Опубликованы 11 статей в ведущих научных журналах, а также научная монография «Психологические механизмы восприятия зрительных иллюзий». М: МАКС Пресс, 2013. • Разработана программа спецкурса «Использование систем виртуальной реальности для психологических исследований» и ее учебно-методическое обеспечение для студентов и аспирантов факультета психологии МГУ. 2) Указание основных характеристик созданной научной продукции: - анализ современных исследований КП выделяет основные актуальные направления исследований с применением технологий ВР; - анализ современных методов исследования КП позволяет выявить основные преимущества использования ВР технологий для изучения КП человека; - программное обеспечение ВС для исследований КП, является оригинальным продуктом, разработанным на основе современных языков программирования 3DVIAVirtools 4.1, C++ с использованием средств Qt, C#, Microsoft Visual Studio 2010/2012, 3D Studio Max, Google SketchUp, Gimp. 3) Описание новизны научных решений. Впервые: - проведен систематический анализ исследований КП, проведенных с применением технологий ВР; - выявлены основные методологические особенности исследований КП, выполненных в ВС; - разработано программное обеспечение, моделирующее сложные динамические виртуальные среды, в том числе и среды, симулирующие стрессовые ситуации; - разработано программное обеспечение, обеспечивающее реализацию различных методик регистрации ответов наблюдателя при выполнении когнитивных задач в ВС; - исследованы трехмерные зрительные иллюзии светлоты; - разработана методика оценки нарушений вестибулярного аппарата при использовании технологий ВР и регистрации движения глаз; - исследованы особенности нарушений формирования КК пространства в среде виртуального лабиринта; - изучены процессы пространственного зрительного внимания в 3D сценах; 4) Сопоставление с результатами аналогичных работ, определяющими мировой уровень. Программное обеспечение для моделирования виртуальных сред, созданных нами для исследования КП, сравнимо с мировыми аналогами. При его использовании реализованы оригинальные комплексные методы изучения, включающие психологические, психофизические и психофизиологические параметры регистрации ответов наблюдателя в ВС. В ряде аналогичных исследований влияния признака глубины на восприятие зрительных иллюзий было показано, что выраженность иллюзий уменьшается. Наши исследования показали как уменьшение, так и увеличение выраженности иллюзий, которые были объяснены на основе когнитивных правил интерпретации сложной трехмерной сцены. Разработана оригинальная методика оценки степени нарушения вестибулярной функции при использовании систем ВР и технологии регистрации движения глаз, не имеющая аналогов в исследованиях КП человека. Исследования распределения пространственного внимания в 3D сценах являются оригинальными и не имеющими аналогов в исследованиях по этой теме. Разработана программа спецкурса «Системы виртуальной реальности в психологических и психофизиологических исследованиях» для студентов и аспирантов факультета психологии МГУ, не имеющая аналогов в образовательных программах отечественных и западных университетов.