Биологическая обратная связь на основе дополненной, виртуальной реальности. Осязание в виртуальной реальности.

Введение

Актуальность. Технологии развиваются, но предела совершенству нет. VR - это уже не полигональный монстр из американских аркадных залов 90-х годов, пугающий полным отсутствием текстур. Однако разработчики и сегодня зачастую прибегают к мультипликационной графике, а играющий привязан к своей консоли/ПК двумя - а то и тремя - проводами. Да, всё это так, но задумайтесь - ведь и мобильные телефоны (даже ещё не смартфоны) не столь давно были здоровенными кирпичами с выдвижными антеннами, и умели они только звонить, и ничего более. Дайте виртуальной реальности лет 5, и она захватит все ваши 5 чувств.
Виртуальная реальность (VR) — созданный техническими средствами мир, передаваемый человеку через его ощущения: зрение, слух, обоняние, осязание и другие.
Дополненная реальность (AR) — технология, которая дополняет реальный мир, добавляя любые виртуальные элементы [1], при этом никак не меняющие внешний мир. Цифровой контент не прикреплен к пространству. Устройствами AR на данный момент являются AR-дисплеи, смартфон с камерой, очки AR, линзы, Google Glass [2]. Сферы применения дополненной реальности: для финансовых организаций (облегчения процесса формирования списка потенциальных клиентов, индивидуализация услуг, оптимизация вспомогательных расходов), медицина, игровая индустрия, обучение, торговля.
Цель работы: рассмотреть особенности биологической обратная связь на основе дополненной, виртуальной реальности, осязание в виртуальной реальности
Задачи работы:
- охарактеризовать особенности биологической обратная связь на основе дополненной, виртуальной реальности,
- рассмотреть осязание в виртуальной реальности

Биологическая обратная связь на основе дополненной, виртуальной реальности
Создание полноценной ВР требует усилий специалистов в области психологии, социологии, культурологии, философии, физиологии, программирования, электронной визуализации, искусственного интеллекта, средств связи, материаловедения, нанотехнологий, биотехнологий... Стремление фиксировать все достижения современных технологий ВР, даже если это позволит сделать чья-либо компетентность, очевидно, усложнит анализ и, весьма вероятно, затруднит целостное восприятие ситуации. Следовательно, нужно выделить небольшое количество аспектов, проблем ВР, которые были бы достаточно понятны и могли бы позволить проводить общий технологический мониторинг ситуации. Нам кажется, что к таковым относятся: проблема общей направленности ВР; проблемы обеспечения адекватного РР зрения, слуха, обоняния, осязания или тактильных ощущений, движения, межиндивидуального взаимодействия в ВР; проблема обеспечения жизнедеятельности и невозможности отличить ВР от РР. Представим информацию по всем перечисленным пунктам.
Мы воспринимаем мир не глазами, ушами, кожей и другими органами чувств, а в конечном счете мозгом. Органы чувств только доносят до него информацию, которую мозг человека должен определенным образом идентифицировать, сконструировать другими словами, «сенсорное знание не есть предметное знание» [4]. Для нашего случая это означает, что сенсорная информация может прийти к человеку как обычным путем, через органы чувств, так и путем подачи ее в любом месте нервного канала связи органов чувств с мозгом или непосредственно в сам мозг. Отсюда вытекает возможность двух направлений развития ВР: внешнего и внутреннего. Внешнее направление нацелено на создание ВР, образцом которой выступает традиционное взаимодействие человека с миром. Внутреннее направление нацелено на создание ВР, доносимой человеку либо через нервные каналы связи его органов чувств с мозгом, либо непосредственно в сам мозг. О чем-то подобном, при осмыслении ВР (фантоматики), писал уже С. Лем, выделяя «периферическую фантоматику» (воздействует на «периферию» человеческого тела, на нервные окончания, не вторгаясь непосредственно в глубокие мозговые процессы») и «центральную фантоматику» («непосредственно воздействует на определенные участки мозга») [5]. Лему принадлежит также яркий пример самой возможности внутреннего направления развития технологий ВР: «Были записаны на магнитофон все импульсы, проходящие по двигательным нервам собаки, когда она бежала

. Затем собаке перерезали спинной мозг, в результате чего у нее были парализованы задние лапы. Когда к нервам парализованных лап были поданы записанные ранее импульсы, парализованная часть туловища "ожила" и начала делать такие движения, которые совершает при беге здоровая собака. Если скорость импульсов изменялась, изменялась также быстрота движений» [2].
Одним из главных факторов, отрицательно влияющих на веру пользователей виртуальной реальности в реалистичность происходящего, являются задержки между их движениями и реакцией на них виртуальной среды. Исследование показало, что человеческий мозг может противодействовать отрицательному воздействию последствиям задержек. 
Виртуальная реальность может трансформировать многие аспекты нашей жизни, но чтобы быть эффективной, она должна быть реалистичной. Временная задержка между движением в реальном мире и действиями, предпринимаемыми в виртуальном мире, может ухудшить пользовательский опыт и затруднить выполнение задач, что может ограничить его полезность.
Суть методики БОС состоит в следующем: для того, чтобы научиться управлять каким-либо физиологическим процессом в организме (например, частотой пульса), человеку необходимо в реальном времени, секунда за секундой, наблюдать малейшие изменения в управляемой функции (как пульс становится чуть быстрее и чуть медленнее). Одновременно с этим человек пытается повлиять на процесс, немедленно наблюдая результат этих попыток. Постепенно обучающийся обнаруживает те внутренние усилия, которые ведут к изменению параметра в выбранном направлении, обретает способность управлять им.
Подход, по сути, подобен процессу обучения шевеления ушами, когда человек, стоя перед зеркалом, наблюдает за малейшими движениями кончиков ушей, стараясь сделать движения все более заметными.
Методика БОС отличается от примера с зеркалом только тем, что в качестве зеркала используются данные о психофизиологических процессах – такие как, например, электрокардиограмма или электроэнцефалограмма. И управление ими, как правило, позволяет управлять также и другими связанными процессами – например, уровнем стресса или реакцией на страх – в организме все процессы связаны друг с другом сложной сетью – потянешь в одном месте, отозваться может совершенно в другом. Методика БОС традиционно используется как в скорее медицинских целях (для обучения управлению артериальным давлением или характеристиками кровообращением в конечностях, например), так и в психотерапевтически ориентированных приложениях – например, для обучения человека здоровым реакциям на стресс, развитию внимания, обучению вхождения в требуемые функциональные состояния – например, состояние повышенной творческой активности или «боевой транс».
Все эти различные применения объединяет общая схема: Первый этап: сначала выбирается управляемый параметр – т.е. то, что человек хочет изменить, или чем он хочет научиться управлять: давление, уровень стресса, температура пальцев рук, мозговое кровообращение, мощность альфа-ритма ЭЭГ, умение сосредотачиваться и т.д. Фактически, это может быть и довольно сложный параметр – например, состояние, позволяющее не делать ошибки определенного типа в деятельности определенного типа, или например состояние глубокой медитации.
Вторым этапом является подбор физиологических признаков- функций, связанных с тем, параметром, которым необходимо научиться управлять. Как правило, эти параметры известны. Уровень стресса связан с динамикой кожно-гальванической реакции, мышечным тонусом и спектральной картиной ЭЭГ, артериальное давление может быть измерено непосредственно с помощью методики измерения скорости прохождения пульсовой волны, а характеристики внимания тесно связаны с мю-ритмом ЭЭГ. Для некоторых уникальных задач эти физиологические параметры необходимо искать специально. Например, для того, чтобы спортсмен-единоборец научился входить в состояние так называемого «рапида» (когда время для него субъективно замедляется) необходимо сначала изучить физиологические параметры тех, кто уже умеет достигать этого состояния, и найти уникальную для этого состояния комбинацию физиологических параметров