Медицинский путеводитель по виртуальной реальности

Наряду с предубеждениями и справедливыми опасениями, получившими широкое распространение, нередки и случаи квазинаучного, порою совершенно эзотерического объяснения эффектов, возникающих у пользователей при взаимодействии с виртуальной реальностью. Существует мнение, что в процессе восприятия виртуальной реальности у человека якобы развивается изменённое состояние сознания (ИСС) или состояние «выхода из тела». Технические аспекты VR экстраполируются на существующие в реальности предметы, обусловливая развитие идеи «параллельных миров», популярных в научно-фантастической, но не в научной литературе. Отдельные авторы полагают, что для вовлечения пользователя в виртуальную реальность не требуется технических средств, а достаточно произнесённой вслух своего рода мантры. Встречаются суждения о том, что предметы и объекты виртуальной реальности в своей совокупности вариантов превосходят по объёму информации реально существующую Вселенную.

Полагаем, что полученные нами экспериментальные данные и данные других исследователей позволяют повлиять на существующую тенденциозность и прояснить некоторые из точек зрения на иммерсивные виртуальные технологии.

Прежде всего отметим, что погружение в виртуальную реальность не вызывает изменённых состояний сознаний. ИСС имеет чёткие критерии; изучением ИСС занимается наука психиатрия. ИСС могут быть вызваны приёмом психотропных препаратов или гипнозом. При этом развивается группа поведенческих и психически реакций; сознание человека погружается в состояние, пограничное между нормой и патологией. Это состояние и эта группа реакций не совершенно не соответствует тем реакциям, которые связаны с восприятием VR. Так что, VR ≠ ИСС. (Об этом мы поговорим подробнее в главе «Эффект присутствия». )

Только в устной речи или в художественных произведениях можно встретить убеждение, дескать «виртуалка», погружение в неё – это нечто вовсе сна. Это явное заблуждение, на критическом разборе которого мы даже не будем заострять своё внимание. Очевидно, что сон – это определённое физиологическое состояние организма. При погружении в виртуальную реальность человек бодрствует, – и, в отличие от сна, он способен контролировать всё происходящее.

Некоторые люди полагают, что виртуальная реальность является иллюзией, однако это не соответствует действительности. Положите ложку в прозрачный стакан, наполненный водой и вы увидите, что ложка будто бы сломана. Это – физическая иллюзия, существование которой обусловлено физическими свойствами воды, а именно её способностью преломлять свет. Другие иллюзии связаны с отдельными дефектами и особенностями сенсорных систем, например, явление вертиго, при котором летящий ночью над морем лётчик теряет ориентацию в пространстве и путает верх и низ. Иллюзии могут быть вызваны и неврологической патологией. В случае погружения человека в виртуальную реальность не происходит никаких иллюзий; идёт совершенная штатная работа головного мозга и сенсорных систем. Так что, VR ≠ иллюзия.

В том, что виртуальную реальность ошибочно считают иллюзией нет ничего удивительного. К слову, кинематограф, который также вызывает развитие эффекта присутствия (но в меньшей степени, чем VR) на заре его становления называли иллюзионом. Разве кино – это иллюзия или ошибка восприятия? Разумеется, нет. Также, как и VR.

В обывательском понимании иллюзии близок и абсурд. Попалось мне и мнение, что VR – это театр абсурда. Разумеется, это не так. Абсурд является особой формой построения сюжетной линии или графической канвы произведения, при котором происходит нарушение предвидения, а формальные законы логики при этом сохраняются. То есть, зритель ожидает увидеть одно, на основе своего чувственного опыта, способности к анализу, сформированной данным абсурдистским произведением искусства системы образов – а получает совершенно другое. Это вызывает когнитивный диссонанс или комический эффект. VR работает по отношению к человеку совершенно иначе. (Хотя словосочетание и родилось в среде французских абсурдистов.) Далеко не всякая виртуальная реальность есть абсурд. Однако, внутренняя структура виртуальной среды или сюжет игры в виртуальной реальности могут содержать в себе сценарные повороты и планы, построенные по законам абсурда. Полагаю, что за счёт развития эффекта присутствия и вытеснения объективной реальности из поля восприятия человека, виртуальная реальность, носящая в себе абсурдистские элементы, будет серьёзно удивлять и даже фраппировать человека. Вплоть до развития оторопи и отторжения. Я думаю, что с абсурдом при построении контента для виртуальных сред следует быть осторожным из-за иммерсивности VR. Это должны учитывать разработчики. la réalité virtuelle

На защите моей кандидатской диссертации известный спортивный психолог Бочавер совершенно справедливо заметил, что существует два подхода к интерпретации виртуальной реальности: 1) виртуальная реальность как прямая, директивная психологическая интервенция, то есть прямое вмешательство в работу мозга, и 2) виртуальная реальность – своего рода тоже среда, и оценивать её воздействие следует также, как и воздействие среды обитания, по отношению к которой VR является эрзацем и слепком. Сторонники обоих подходов нередко устраивают между собой научные дебаты, отметил Бочавер, а ещё он отметил, что мой подход как исследователя – синтетический: я отношусь к VR как к среде и как к аналогу естественной деятельности человека.

И в самом деле, исследователи порой полагают, что виртуальная реальность является прямой психологической интервенцией – прямым вмешательством в физиологию высшей нервной деятельности. (Будто бы мы отключили от мозга часть его сенсорных систем и напрямую подключили к нему источники искусственных стимулов – препарировали как лягушку, лапа которой непроизвольно дёргается под воздействием тока!..) Это не так. VR лишь является внешним источником искусственных информационных стимулов, таким же, как радио и телевидение. Однако, благодаря существенному воздействию VR на зрительную систему и подмене естественных зрительных стимулов на искусственные, развивается эффект присутствия. Картина объективной реальности в поле восприятия и когнитивного контроля человека при сеансе VR постепенно вытесняется виртуальной картиной. Поэтому, психологически иммерсивные среды, такие как виртуальная реальность, могут рассматриваться именно как среды. Эти среды могут быть эрзацем объективно существующих сред обитания человека (смоделировать можно фактически любую среду), который в своей реалистичности не дотягивает до оригинала.

Виртуальная реальность отличается от дополненной реальности. Дополненная реальность (AR) представляет собой в технологическом плане устройство, позволяющее наложить сгенерированное компьютером изображение на картину объективной реальности. Например, это может быть какая-либо справочная информация, что делает технологии дополненной реальности полезным помощником для инженеров высокотехнологичных производств; это может быть информация о каком-либо произведении искусства, что делает дополненную реальность хорошим экскурсоводом или действенной технологией, сопровождающей образовательный процесс. В психологическом плане, то есть с точки зрения психофизиологических механизмов восприятия, виртуальная реальность отличается от дополненной тем, что VR вызывает развитие эффекта присутствия, а AR – нет.

Таким образом, описать виртуальную реальность можно следующим хитрым способом, поэтапно описывая чем виртуальная реальность не является по факту. VR не является прямой психической интервенцией, вмешивающийся в естественную работу головного мозга и процессы афферентного синтеза, не является изменённым состоянием сознания и не представляет из себя оптическую иллюзию. При виртуальной реальности происходит обычная работа головного мозга по переработке информации, поступающей через сенсорные системы (тот самый афферентный синтез). При этом происходит вытеснение естественного визуального канала искусственным, перенос концентрации внимания человека на всё то, что происходит в рамках этой новой картины – и развивается эффект присутствия.

Теперь разберём устоявшиеся мнения, являющиеся отчасти ошибочными, касающиеся вопросов медицинской и психологической безопасности применения виртуальной реальности.

Как показывает анализ литературы, выраженность вестибулярных нарушений и количество жалоб пользователей при использовании VR снижались по мере совершенствования технологии. Поэтому «бытовые», современные серийно выпускаемые шлемы VR, разрабатываемые для игровой индустрии, можно считать в целом физиологически безопасными устройствами, при условии нормирования продолжительности сеанса, высокого разрешения изображения и качества используемого контента. Данные врачебных осмотров в проведённых в ГНЦ РФ – ИМБП РАН экспериментах позволяют сделать предварительный вывод о достаточной безопасности применения VR для решения задач психологического обеспечения (психологической поддержки человека в экстремальных условиях обитания) и разработки тренажёров. Врачебные неврологические осмотры участников экспериментов, включая группу из 48 добровольцев показали, что вестибулярные отклонения, по своей выраженности не превышающие степень субъективно воспринимаемого дискомфорта, встречались менее чем в 2% случаев. Согласно данным наблюдений, при применении участниками публичных мероприятий виртуальных сред, разработанных специалистами ГНЦ РФ – ИМБП РАН и ООО «Интеллектуальные системы здравоохранения» в демонстрационных целях, случаев вестибулярных и зрительных расстройств не выявлено. Общее количество наблюдений: 80 человек и 163 сеанса VR. Важно учитывать, что в упомянутых экспериментах и публичных демонстрациях регламентировалась максимальная непрерывная продолжительность сеанса VR – не более получаса. (Хотя известно, и было показано нами в экспериментах, что и часовые сеансы не причиняли обследуемым дискомфорт; ключевым условием было добровольное определение продолжительности сеанса самими обследуемыми).

Мы смогли сформулировать следующие критерии безопасности, которые уверенно снимают многие общественные опасения:

– Перерыв при повторных сеансах – не менее 15 минут.

– Люди, страдающие нарушениями бинокулярного зрения, психиатрическими расстройствами, тяжелыми болезнями сердца, устойчивыми нарушениями координации к сеансам VR не должны допускаться.

Существенная часть негативных эффектов, возникающих при восприятии виртуальных сред, связана не с  (конструктивные особенности и технические спецификации шлемов VR), а с , т.е. с программным обеспечением. Это происходит с игровым контентом для VR по причине механического «переноса» методов создания и отображения контента из «обычных» видеоигр в виртуальную среду. Однако восприятие психологически иммерсивных сред отличается кардинально. Быстрые перемещения со сменой освещённости и цветовой гаммы на экране персонального компьютера или телевизора воспринимаются нормально в силу присутствия статичного фона (статичного и монотонного физического окружения, в котором размещён монитор компьютера или экран с подключённой к нему игровой приставкой). А в виртуальной среде в отсутствие такого статичного «якорного» фона подобный контент незамедлительно вызывает негативные эффекты, в первую очередь – укачивание. hardware software

Популярны суждения о том, что виртуальная реальность способна оказать на психику человека разрушающее воздействие. В связи с этим возникает вопрос. Может ли VR действительно существенно нарушить эмоциональную сферу человека – даже если эта VR не шутер, не триллер, а средство психокоррекции?

Согласно нашим экспериментальным данным, к немногочисленным незначительным негативным изменениям эмоциональной сферы обследуемых, выявленных нами в экспериментах относится некоторое незначительное повышение выраженности негативных эмоций (грусть, злость) у ряда обследуемых после окончания сеанса VR. Мы полагаем, что это связано с трудностями «перехода» обследуемых из психологически комфортной виртуальной реальности в объективно и физически дискомфортные условия проведения эксперимента, сочетанные с постоянной экспозицией ряда стрессоров. Методическими и техническими способами решения этой проблемы может быть постепенное замещение «виртуального» изображения реальным и специальным набором дополнительного эмоционального стимульного материала перед завершением сеанса. Отметим, что проблема «выхода» нуждается в более детальном изучении. (Она ещё будет подробнее рассмотрена в этой книге.)

Безусловно, среды виртуальной реальности не являются технологической «панацеей» и к вопросам физиологической и психологической безопасности их применения следует относиться со всей тщательностью. Особенно если речь идёт о таких областях, как образование и медицина. Наши исследования показывают, что современное техническое и программное обеспечение VR позволяет использовать все преимущества этой технологии для эффективного формирования и тренировки новых навыков, моделирования специфических условий деятельности, психологической практики. Существующий опыт практического применения гарнитур и шлемов виртуальной реальности является ценной основой для регламентации использования технологии в различных условиях в целях обеспечения достаточной степени безопасности и минимизации рисков развития побочных нежелательных эффектов.

В то же время, необходимо учитывать ограниченность рынка технологий виртуальной реальности, распространение этих технологий преимущественно в узких профессиональных сферах, дороговизну технических решений и относительно высокую стоимость. Всё перечисленное, с одной стороны препятствует тому, что распространение VR приведёт к кардинальным изменениям в обществе. С другой стороны, при распространении технологий виртуальной реальности будет сохраняться «эффект новизны», полезный в случае внедрения VR в медицину, психологию и образование.

Постепенное расширение рынка технологий виртуальной реальности, снижение стоимости и все более активное применение VR в профессиональных сферах способствует получению новых научных данных, часть из которых изложена в настоящей работе. Эти данные, в свою очередь, могут играть немаловажную роль в уменьшении информационного дефицита и предубежденности по отношению к VR, являться одним из факторов постепенного расширения аудитории пользователей VR.

Резюмирую сказанное выше:

– Случаи социальной стигматизации технологий VR, по всей вероятности, обусловлены относительно небольшим размером рынка этих технологий, мнениями, почерпнутыми в популярным искусством и «эффектом новизны» сформированные массовой культурой.

– В то же время, тот же самый «эффект новизны» в ряде случаев определяет успешность применения виртуальных технологий в образовании, в тренажёрном деле и для целей психокоррекции, усиливая ожидаемые положительные психоэмоциональные эффекты.

– Есть основания судить о достаточной психологической и физиологической безопасности применения современных технологий VR при условии использования последних версий гарнитур с высоким разрешением изображения, отсутствия медицинских противопоказаний и соблюдении ряда рекомендаций. Психологическая безопасность достигается тщательным отбором предъявляемых стимулов. Физиологическая безопасность обеспечивается ограничением продолжительности сеансов, высоким разрешением изображения и точным трекингом.

– Частота вестибулярных нарушений, связанных с VR становятся всё менее снижается по мере совершенствования и развития технологий и повышения качества создаваемого контента. Безопасность применения этих технологий подтверждается опытом эксплуатации различных иммерсивных технических решений в медицине и психологии, в ряде экстремальных отраслей, включая космонавтику.

– Из экспериментальных данных, полученных различными исследователями, становится ясным в целом положительное влияние виртуальных сред на эмоциональную сферу и когнитивные способности человека. Эти данные позволяют судить об объективности виртуальной реальности, в которой, за счет искусственной афферентации создается эффект присутствия, проявляющийся в виде физического ощущения нахождения человека в мире искусственно созданных стимулов.

– Имеющая место проблема «выхода» из VR, по всей вероятности может быть решена нивелирована как техническим путём (со стороны ), так и путём внесения модификаций в программное обеспечение (со стороны ). hardware software

Любезные читатели! Мы рассмотрели основные вопросы, касающиеся виртуальной реальности как таковой. Мы теперь чётко должны понимать, чем виртуальная реальность является, а чем не является – и что она из себя представляет на самом деле. В следующей главе я расскажу о том, какие существуют способы изучения психофизиологических эффектов восприятия виртуальной реальности человеком. Пользуясь случаем, приношу извинения за длинную первую главу и обещаю, что последующие главы, так как они посвящены отдельным узким аспектам изучения, влияния на человека и конструирования виртуальной реальности, будут короче этой. (На самом деле не все, но…)

Виртуальная реальность – это компьютерная технология, которая позволяет создать симуляцию реального мира или вымышленного окружения, в котором пользователь может взаимодействовать с объектами и персонажами с помощью специальных устройств. Виртуальная реальность находит применение в различных областях, таких как развлечения, образование, медицина и технологии. Виртуальная реальность – это компьютерно-созданная среда, которая имитирует реальный мир. Она существует только внутри программ, а не в реальном мире. Поэтому можно сказать, что она не реальна в бытовом, человеческом понимании, но может предоставить некоторые ощущения и эмоции, которые похожи на настоящие. При этом она объективно существует как психическое отражение и деятельность человека, возникающие в процессе взаимодействия с VR.

Нерешены вопросы социальной стигматизации технологий виртуальной реальности, мешающие их развитию.

ВыводыНерешённые задачи

Глава 2.

Методология изучения

Картина выступает измерительным инструментом реальности.

– Л. Витгенштейн

Мы не можем приложить линейку к эффекту погружения, чтобы измерить его глубину; это очевидно.

Совершенно естественно, что прежде чем обсуждать психофизиологические эффекты виртуальной реальности необходимо понять, как эти самые эффекты выявлять и изучать.

Описанная в этой главе методология позволила изучить и классифицировать эффекты, возникающие при восприятии VR. Дальнейшее изложение материала в этой книге будет приведено в соответствие с этой методологией.

Методология – тот навигатор, который позволил составить «карту территории» психофизиологии восприятия виртуальной реальности человеком; тот компас, который позволяет нам уверенно перемещаться по этой территории по нашему маршруту, изложенному в этом Путеводителе.

Когда мы воспринимаем мир нашими органами чувств, мы создаём у себя в голове субъективную картину реальности.

Когда мы применяем объективные методы исследования, когда мы применяем определённую методологию исследования (то есть последовательность раскрытия фактов в определённой области), мы можем измерить «территорию», изучаемую нами. Из явлений, фактов и из того, как они между собой взаимодействуют, мы можем получить своего рода «карту» этой территории. Это уже объективное восприятие.

Чтобы измерить расстояния, нужны линейка, теодолит, самолёт с фотокамерами или космический спутник геодезической разведки. Потом с помощью курвиметра или проекции Меркатора из полученных данных можно прочертить карту. В науке тоже есть свои методы измерения и свои методы построения проекции территории на карту. В психологии, психофизиологии – данные всех анкет и интервью строго субъективны; объективные методы изучения территории психических явлений связаны с работой мышц, мимикой, движением глаз, электрической активностью мышц и мозга, акустикой речи. В психологии и психофизиологии изучаемо лишь то, в чём есть механика или физика. ; и мозг, и порождаемые им мысли объективны и материальны. А методы статистической обработки научных данных подобны проекции Меркатора – они делают из совокупности установленных фактов понятную глазу картинку взаимосвязанных фактов. То есть карту. Мозг выделяет мысль, как печень желчь

Карта всегда меньше территории. Но именно научный подход, основанный на конкретной методологии процесса исследования, позволяет нам, пешим странникам на этой территории, посмотреть за горизонт – и в своём движении постоянно отодвигать его дальше и дальше, ведь наука границ не имеет.

Совокупность полученных фактов в логически завершённом научном исследовании должна быть интерпретирована. То есть, должны быть представлены объяснения природы фактов и объяснения взаимосвязей между явлениями. Говоря метафорически, так мы можем проложить по изучаемой территории маршрут.

Перефразирую Архимеда: дайте мне точку измерения, и я опишу Землю.

Вот для чего необходимо понимание сути объективных методов исследования и методологии исследования, связывающих методы воедино.

В философии ошибочно приравнивание мышления к процессам, идущим сугубо человека. (Отсюда возникают и ложные суждения о том, что мысли нематериальны.) Мышление человека возникает в процессе восприятия внешней среды и взаимодействия с ней. Мышление при этом имеет внешние проявления: выделение гормонов, работа мышц, проявления мимики, электрическая активность мозга, различная в различных его областях. Эти внешние изменения – объективны, материальны и измеримы. Это и позволяет нам объективно изучать процессы мышления человека, физиологию его высшей нервной деятельности. (Это и изучают психофизиологии в отличие от «чистых» психологов, которые работу мозга оценивают по результатам опосредованного анализа психической деятельности человека, зафиксированной в виде ответов на вопросы анкеты). Мы будем, выстраивая нашу методологию изучения процессов восприятия и других мыслительных процессов, возникающих при контакте человека с виртуальной реальностью, опираться и на субъективные (психологические) и объективные (физиологические, психофизиологические) исследовательские методы. внутри

Таким образом, внутренние состояния человека проверяются и изучаются только с помощью внешних критериев. Таких критериев, которые измеримы и материальны, в отличие от фрейдовских «Я», «Сверх-Я» и «Эго». Вопреки популярности фрейдизма, дедушка Павлов даёт нам больше для понимания объективно происходящих в мозгу процессов, чем дедушка Зигмунд.

Карта всегда меньше, чем территория; иными словами, карта или глобус не способны передать Землю во всей её полноте, но способны показать нам, как в целом устроен мир, и этого приближения и подобия бывает достаточно для осуществления точной навигации и понимания сути вещей. Так и факты в мире науки. Научные факты, открытые с помощью объективных методов исследования, не передают всей полноты изучаемых явлений. Но благодаря ним можно составить достаточно правдоподобную «карту» реальности – совокупность фактов и явлений, позволяющих оценить, например, как то или иное событие (скажем, сеанс VR) способно в большинстве случаев оказывать влияние на человека.

Любопытно здесь между строк отметить, что вопросы методологии изучения эффектов виртуальной реальности интересуют меня примерно с 2018 года – ещё до того, как я сам впервые опробовал на себе VR. Дело было так. В стенах ИМБП РАН проходила служебная конференция, посвящённая вопросам применения виртуальной реальности в космонавтике. Выступали как известные учёные, в том числе один из пионеров изучения психофизиологии виртуальных сред профессор Ю. А. Бубеев, так и VR-разработчики. Кажется, именно там я познакомился с основателем фирмы «Интеллектуальные системы здравоохранения» Р. Х. Абдюхановым, с которым позднее мы разработали совместно целый ряд программных продуктов, в том числе и для виртуальной реальности. На конференции обсуждались, прежде всего, вопросы применения VR для различных тренажёрных систем. В нашем институте шла активная подготовка к предстоящему международному изоляционному эксперименту SIRIUS, для которого необходимо было создать виртуальную систему симуляции высадки космонавтов/астронавтов на поверхность Луны. После конференции я задался вопросом: а как изучают эффекты восприятия виртуальной реальности и насколько они изучены? Я уже тогда знал по литературным данным о применении VR для психотерапии ряда расстройств и для управляемой релаксации. Неужели, думал я тогда, не существует единой методологии оценки психофизиологических эффектов виртуальной реальности? С этим вопросам я обратился к своим научным руководителям и к мудрому начальству. Оказалось, что, в самом деле, единой и комплексной исследовательской методологии по данному направлению нет. В каждом из исследований VR применялись различные методики, связанные со спецификой эксперимента; например, в исследовании о влиянии VR на тревожность использовался классический тест тревожности Спилбергера. Позднее виртуальная реальность стала основной темой моих исследований и темой моей диссертационной работы. Только путём совещаний с учителями и благодаря их напутствиям, пробным, поисковым мини-экспериментам на себе и на коллегах, а так же на основе тщательнейшего анализа научной литературы, удалось сформировать более-менее сносную систему оценки эффектов VR. Эта система продолжает совершенствоваться и поныне, от эксперимента к эксперименту. Предлагаю остановиться на ней подробнее. Она не является в полной мере законченной, но может быть полезна для построения дизайна дальнейших расширенных экспериментов с виртуальной реальностью.