Školení a vzdělávání
pomocí imerzivních technologií (VR, AR, MR...)

Trh virtuální (VR) a rozšířené (AR) reality patří mezi ty nejrychleji rostoucí. Uplatnění nachází v průmyslových odvětvích, stavebnictví, obchodu, zábavě, či zdravotnictví. Tato publikace se nicméně zaměřuje pouze na využití virtuální a rozšířené reality ve vzdělávání a výcviku, potažmo školení pracovníků, které zde bezesporu patří.

Publikace sumarizuje dlouhodobý stav a trend imerzivních technologií - kde rozšířená (virtuální / augmentovaná / mixovaná ...) realita v prostředí vzdělávacích aplikací začíná, končí, směřuje a co vše umožňuje. Vedle obecných informací nabízí i podrobný přehled dostupných platforem, řešení i nástrojů, které je možné k aplikaci virtuální reality využívat. Tyto znalosti jsou nezbytné při výběru jak vhodného řešení a technologií pro implementaci virtuální reality do školících procesů firem, tak i správného dodavatele řešení.


Immerze

Imerzivní technologie

Imerze vystihuje vnoření - pohlcení něčím. V kontextu reality jde o vnímání fyzické přítomnosti v nefyzickém či modifikovaném světě. Imerzivní virtuální technologie jsou pak technologie umožňující smazat pomyslnou hranici mezi skutečným a virtuálním prostorem. Hlavními zástupci zde jsou virtuální, rozšířená a mixovaná realita.

V případě těchto technologií jde o spojení zážitku, fikce a simulace. Pro předávání informace jakéhokoliv typu se zde využívá buď modifikované fyzické či zcela virtuální prostředí, přičemž cílem je v uživateli dosáhnout stavu vědomí, kdy toto prostředí podvědomě považuje za skutečné. Ponořen v takovém prostředí poté uživatel jedná svými akcemi a reakcemi intuitivně, získává “reálnou” zkušenost - čím větší je dosažený pocit přítomnosti, tím přirozenější je i uživatelovo chování a intenzivnější pocit zapamatovatelného prožitku.

4 kategorie imerzivního ponoření:

  • Taktické ponoření (smyslově-motorické ponoření)

    Taktické ponoření / pohlcení lze nejjednodušeji vysvětlit na příkladu hráče hrajícího rychlou akční hru - například střílečku. Při ponoření do hry dochází k potlačení vyšších mozkových funkcí - hráč se cítí součástí, zrakové vjemy jsou okamžitě komunikovány prsty ovládajícími akce postavy hráče ve hře.

    Podmínka udržení taktického ponoření je uživateli podávat pouze výzvy, které je schopen vyřešit ve zlomku sekundy. Čím déle je nutné přemýšlet, tím více taktické ponoření opadá. S tím úzce souvisí i uživatelské rozhraní reality, v níž chceme hlubokého ponoření uživatele do děje dosáhnout - musí být intuitivní, přirozené a především spolehlivé po stránce funkčnosti.

  • Strategické ponoření (kognitivní ponoření)

    Strategické ponoření / pohlcení lze nejjednodušeji vysvětlit na mistru hráči v šachu soustředěném na nalezení co nejlepší posloupnosti možných budoucích tahu ve hře vedoucích k posílení vlastní situace a dosažení finální pozice šach-mat na straně protihráče.

    Při strategickém ponoření jde tedy o cerebrální druh zapojení spojeného s duševní výzvou. Samotným akcím předchází pozorování, počítání a analytické uvažování utvářející strategii, na jejímž základě jsou prováděny akce.

    Podmínkou dosažení strategického ponoření je poté logičnost a predikovatelnost chování. Grafická stránka věci nehraje velkou roli.

  • Narativní ponoření (emoční ponoření)

    Narativní ponoření je ponoření do příběhu. Jde o podobné ponoření, jakého je dosahováno například při čtení knihy nebo sledování filmu. Uživatele zajímá, jak příběh skončí. Hlavní je zde příběh, taktické a strategické prvky hrají minoritní roli.

    Narativní ponoření začíná a končí na kvalitě a napínavosti příběhu. Narativní scénáře často píší a utváří spisovatelé namísto příběhových designerů.

  • Prostorové ponoření

    K prostorovému ponoření dochází při percepčním přesvědčením (oko, ucho, hmatová tělíska v kůži, chuťové pohárky aj.) hráče, že simulovaný svět je reálný. Hráč má pocit, že je skutečně „tam“ a že simulovaný svět vypadá a působí „skutečně“.


V kontextu vzdělávacích aplikací, immerze, neboli zaujetí je klíčem ke vzbuzení zájmu uživatele a předání maximální informace v dlouhodobě zapamatovatelné podvědomé formě.

Kognitivně afektivní model imerzivního učení (CAMIL)

Z odstavce výše víme, že základem imerzivních technologií je dosažení co nejvyššího ponoření do prezentované reality, bez ohledu na její typ (virtuání, rozšířená…). Výzkumný článek The Cognitive Affective Model of Immersive Learning (CAMIL): A Theoretical Research-Based Model of Learning in Immersive Virtual Reality z univerzity v Kodaňi se poté věnuje dalším klíčovým faktorům, z nichž definuje ty nejdůležitější ve vztahu k učení. Součástí je rovněž model popisující jak tyto jednotlivé faktory souvisí s pocity přítomnosti (presence) a účasti (agency) a jak ovlivňují předávání znalostí a dosažení poznání.

Afektivní a kognitivní faktory ovlivňující imerzivní učení dle modelu CAMIL:

  • Zájem - Vysoká míra interaktivity vyžadované od uživatele zvedá míru zapojení a tedy i vnímanou účast a pozornost. V základu jde o zájem o vyřešení simulované situace, který posléze může přecházet v zájem osobní - přirozenou chuť zkusit si víc situací a tím se přirozeně dozvědět a naučit víc. Přirozená stránka učení se simulovaným prováděním činností se zdá být pro studenty “bez námahy”, a tedy se k ní spíše dlouhodobě vrací.
  • Přirozená motivace - Přirozená motivace pozitivně ovlivňuje proces a výsledky učení. Vnitřně motivovaný student se zapojuje do vzdělávací aktivity primárně pro pocit vlastního uspokojení, namísto vnější odměny. Učení se děláním dokáže tyto aktivity udělat navíc zábavnými a o to více prvek přirozené motivace upevnit.
  • Vlastní zdokonalení (Self-efficacy) - oproti tradičním textovým a video médiím, virtuál imerzivní technologie (VR) uživatele interaktivně zapojuje po pohybové i znalostní stránce, čímž je student simulovaném problému pocitově více přítomen a svojí účastí (vlastními interakcemi s okolím) daný problém skutečně řeší. Takovým prostorovým virtuálním “prožitím” student získá dle výzkumu vyšší sebejistotu v tématu a současně zaujetí vedoucí k využití a dalšímu prohlubování nabraných znalostí.
  • Vtělní - při využití virtuální reality je tělo uživatele převtělení do “avatara” (zjednodušená postava s pohledem z první osoby) v simulovaném prostoru, která zrcadlí studentovi akce s objekty a pohyby v prostoru. Výzkumy odkazované modely CAMIL ukazují, že zapojení motoriky zlepšuje paměťové procesy a napomáhá porozumění konceptům.
  • Kognitivní zátěž - Při použití vysoce imerzivních médií, jakým je virtuální realita, student je vlivem “plné přítomnosti vlivem odfiltrování veškerých rušících elementů” vystaven plné kognitivní zátěži. Při návrhu vzdělávacích aktivit ve VR je tedy třeba dbát na způsob a množství prezentovaných informací tak, aby v kontextu vzdělávacího úkolu nedocházelo ke zbytečnému rozptýlení nebo zahlcení uživatele. Současně by vzdělávací aktivita měla poskytovat dostatek stimulů k tomu, aby studenta bavila a zajímala.
  • Seberegulace - Seberegulace je schopnost ovládat své chování, udržet pozornost a plnit úkoly napříč rozptýlení a alternativním aktivitám. Učení ve správně navržené virtuální realitě neodvádí studentovu pozornost od tížené problematiky. Je přirozené, soustředěné, zábavné a účinné.

S využitím technologií do povědomí vstupuje termín „telepresence“, definující fenomén umožnění lidem komunikovat se světem mimo své fyzické tělo a cítit se s ním spojeno prostřednictvím technologie. Je definován jako subjektivní pocit osoby, kdy je přítomna ve scéně zobrazené médiem, obvykle virtuální povahy. Vyjma vyspělosti technologie věrného zobrazení je třeba vzít v úvahu také lidské faktory, které se podílejí na dosažení stavu přítomnosti. Je to subjektivní vnímání, i když je vytvářeno a/nebo filtrováno technologií vytvořenou člověkem, což nakonec určuje úspěšné dosažení přítomnosti. Mezi zástupce imerzivních technologií, které tento zájem dokáží vzbudit, patří zejména virtuální, rozšířená a mixovaná realita.

Digitál

Interaktivní digitální obsah

Příchod počítačů, tabletů a chytrých telefonů s sebou přinesl vznik platforem s digitálním obsahem zaměřeným mimo jiné i na vzdělávání. Interaktivní digitální forma umožňuje zkoumání vyučované látky v záživnější, názornější a pro mladou generaci intuitivnější formě. Na obchodech aplikací pro zařízení Windows, Android, iOS a další lze nalézt řadu vzdělávacích aplikací nejrůznějšího zaměření. Jestliže se potřebujete vyhnout aplikacím cíleným na konkrétní operační systém, nebo potřebu instalace, lze využívat multiplatformní vzdělávací aplikace běžící bez potřeby instalace přímo ve webovém prohlížeči.

Na trhu digitálního obsahu určeného ke vzdělávání lze nalézt i sofistikované platformy, jakou je Corinth. Jde o knihovnu více jak 1,500 interaktivních výukových 3D modelů vázaných k učivu různých předmětů základní a střední školy. Součástí platformy jsou speciální funkce, jako slepé mapy pro testování znalostí, možnost vkládání vlastních poznámek k modelům i integrace s MS Office pro snadné vkládání modelů například do prezentací.

XR (VR / AR / MR)

Rozšířené reality - Virtuální vs. rozšířená vs. mixovaná realita - Co jsou zač a v čem se liší?

VR, AR, MR, XR … čtenáři neseznámenému z rozšířenými realitami (extended reality, odtud zkratka XR) by z těch zkratek mohla jít až hlava kolem. Ve všech případech jde různou formu zobrazení digitálního obsahu. Co znamenají a v čem se liší?

Zkratkovitě:

VR

Virtuální realita (VR)

Virtuální, popř umělá realita má od poloviny 15. století význam něčeho dějícího se, avšak ne ve skutečnosti. Od roku 1959 se poté používá v počítačovém odvětví jako realita existující pomocí softwaru.

Standardní systémy virtuální reality používají buď náhlavní soupravy pro virtuální realitu osazené displeji před očima uživatele, nebo multiprojektovaná prostředí využívající speciálně navržených místností s více velkými obrazovkami. V obou případech je uživatel obklopen digitálně vytvořeným prostředím, v němž se může pohybovat. Virtuální realita obvykle zahrnuje sluchovou a video zpětnou vazbu, ale může také umožňovat jiné typy senzorické a silové zpětné vazby prostřednictvím haptické technologie.

Princip Virtuální reality - Iluze skutečného světa

Virtuální realita (VR) je technologie umožňující uživateli ocitnout se v simulovaném (virtuálním) prostředí, které je doprovázené možností interakcí v něm a s ním. Zapojením vizuálního, sluchového, hmatového a dalších spekter vnímání cílí na utváření zážitku s co možná nejvyšším subjektivním pocitem skutečnosti - zjednodušeně, ilizi skutečného či fiktivního světa, jehož je uživatel přirozenou součástí.

60 let virtuální reality - Od roku 1956 do nynějška

Na počátku byla potřeba a vize - obojí se s každým dalším dnem stává stále více skutečností.

Počátky prvních prototypů virtuální reality se datují do šedesátých let 20. století. Morton Heilig, člověk z filmového průmyslu, v této době navrhl přístroj Sensorama, který lze označit jako jakési zážitkový film. Účel přístroje byl prostý - umožnit lidem zažít pocit, jako by byli součástí filmu. První “filmovou aplikací” na přístroji navrženém pro poskytování multi-smyslového zážitku (3D obraz, zvuk, vítr, vůně, pohyblivá židle) byla jízda na motocyklu městem, po níž následovalo 5 dalších. Pro komerční neúspěch žádné další zážitkové filmy nenásledovaly a Morton Heilig se v roce 1960 zaměřil na Telesférickou masku, jakýsi první příklad náhlavní masky s displeji.

Na principu zařízení namontovaného na hlavě postavili své VR a AR brýle v roce 1968 i na univerzitě v Utahu, a to jmenovitě Ivan Sutherlandov se svým studentem Bobem Sproullem. Toto zařízení lze brát jakýmsi prvním prototypem náhlavních souprav.

V 80. letech s VR začala pracovat i NASA, když vyvinula Virtuální pracovní stanici (VIEW), která astronomům umožňovala pohybovat se virtuální verzí vesmíru. Tyto pracovní stanice používaly vyjma náhlavních souprav rovněž speciální rukavice.

Rozšířenější adaptece termínu “virtuální realita” přišla koncem 80.let s prvními hardwarovými prvky pro VR vyvíjené dnes již zkrachovalo firmou VPL Research.

V počátcích virtuální reality byly technologie omezené a extrémně drahé. Její využití tedy bylo omezeno buď na nezbytné případy, nebo mnohdy neúspěšné komerční produkty.

V oblasti použití virtuální reality v běžném vzdělávání se k prvním důležitějším prvkům zapojení VR musíme posunout až do roku 2000. To mainstreamová studie výzkumníka Alessandra Antoniettiho a jeho týmu prokázala, že VR může být přínosem pro učení. Děti dostaly virtuální prohlídku složitého obrazu a poté, co jim bylo umožněno prozkoumat všechny jeho aspekty, byly schopny jej popsat lépe než kontrolní skupina, která VR nepoužívala.

Dostupnost technologií pro virtuální realitu se začala dramaticky měnit k lepšímu od roku 2010, kdy přišly první VR headsety pracující v kombinaci s počítačem a externími senzory pro snímání pohybu. Odtud se VR nadále vyvíjela do dnešních technologií, kdy v letech 2014–2017 se náhlavní soupravy pro PC rozšířily o konzolové a mobilní alternativy. Nakonec se z VR stala i nezávislá platforma.

Virtuální realita v současném vzdělávání

NTL Institute for Applied Behavioral Science v pyramidě učení uvádí, že praktická výuka je nejméně 4x efektivnější pro uchování znalostí než tradiční přednáška. Jinými slovy, praktická výuka umožňuje výrazné zkrácení potřebného času pro získání potřebné kompetence. Ve scénáři typického závodu to může zkrátit čas na zaučení zaměstnance z šesti na dva měsíce.

Zdroj: NTL Institute for Applied Behavioral Science

S využitím virtuální reality se mohou studenti detailně seznamovat s chováním mechanismů, strojů, vesmíru i procesy v mnoha oborech. To vše bez rizika vzniku úrazu, poškození, či narušení produkční výroby z hlediska praktického zkoumání zkoušením. Uchování dovedností získaných ve VR je vysoké, je tedy pravděpodobnější, že získané dovednosti budou aplikovány na pracovišti a nakonec povedou ke zvýšení produktivity. Z digitální podstaty věci, tato školení jsou flexibilnější - lze je distribuovat okamžitě mezi jakkoli vzdálenými místy, podmínkou jsou pouze dostupná zařízení pro jejich spuštění, a to bez ohledu na samotný počet daných zařízení. V případě virtuálních tréninků s prostorovou interakcí je třeba zohlednit rovněž požadavky na nezbytný fyzický prostor pro pohyb studentů při provádění výcviku ve virtuálním prostředí.

Modularita a využití cloudu jako platformy přináší možnost využití této technologie a principu “výuky” v modelu Just-in-Time (JIT). To jednodušeně znamená, že při potřebě provedení úkonu, ať už akutního nebo plánovaného, s nímž pracovník nemá zkušenost, si tento úkon může projít a vyzkoušet ve virtuální realitě a ihned nato jej zreplikovat ve skutečném světě. Samotné aplikace a další materiály přitom umožňují efektivní udržování know-how ve firmě / instituci a jeho přenosu ze zkušených kolegů na kolegy nově příchozí.


Co lze trénovat ve VR?

Virtuální a rozšířená realita se ve vzdělávacím prostředí stále více normalizuje a je pravděpodobné, že v příštích několika letech dojde na základě studií potvrzujících přínosy vzdělávání s pomocí XR k obrovským skokům v jejímu nasazení. Inteligentní učení se již dnes stává běžným při výuce řady dovedností:

  1. Hard Skills

    Hard skills jsou dovednosti, které lze prokázat osvědčením (odbornost) nebo měřením (znalost informací a postupů). Tyto dovednosti jsou naučitelné, předávané zpravidla v průběhu formálního vzdělávání, praxe, nebo zaškolení.

    Využití virtuální reality k učení těžkých dovedností (hard skills) přináší řadu výhod:

    • Eliminace vzniku škod na zdraví a majetku při výuce dovedností spojených s vysokou rizikovostí a technických školení s vysokou mírou kvalifikace (od obranného a leteckého průmyslu až po ropný a plynárenský sektor, lékařství a chirurgii, simulace potenciálně smrtelných scénářů…)
    • zábavná a smysluplná forma výuky s minimem rušících prvků
    • Není vyžadována přítomnost fyzických zařízení (blokace produkční či trénovací linky v průběhu výuky)
    Bezpečnostní procedury a protokoly

    Školení bezpečnosti a ochrany zdraví při práci (BOZP) je periodický typ školení zaměřený na udržení bezpečného a efektivního pracovního postupu.

    Aplikace virtuální reality na školení BOZP zpřístupňuje obsahové znalosti tohoto školení na požádání, ve formě imerzivní zkušenosti vykonávání práce při dodržování pravidel, existujících rizik i vzniklých důsledků z jejich nedodržení. Výhodou je flexibilita, kdy jednotlivé zaměstnance lze takto “proškolit” jednotlivě, bez potřeby narušení provozu.

    Aplikaci BOZP školení ve VR lze vyvinout na míru potřeb a požadavků společnosti, stejně tak lze využít výukovou VR platformu (Ludus) s unifikovanými školícími kurzy, jakými jsou:

    Odborné školení a onboarding

    Stavebnictví, mechanická údržba, elektroinstalace, instalatérství a další průmyslová a jiná odvětví spojuje nebezpečné pracovním prostředí vyžadující dodržování správných způsobů výkonu práce. Tradiční zaškolení nových zaměstnanců je časově náročné, zpravidla vedené zkušenějším pracovníkem, jehož produktivita v čase zaškolování značně klesá.

    Virtuální realita nabízí radikální přístup k řešení zaučení nových zaměstnanců při nástupu do zaměstnání. S VR stačí nové kolegy napojit k soupravě VR a nechat je projít si imerzivním školením, které je naučí vše, co potřebují vědět.

    Do odborných školení spadají i VR výcviky zdravotnických a lékařských profesí. Schopnost vyrovnání se se stresovými situacemi a dělání rozhodnutí ve zlomku sekundy zde zachraňuje životy. Původní aplikace pro výcvik chirurgů jsou průběžně rozšiřovány o aplikace zaměřené na lékaře ambulantních a pohotovostních oddělení, záchranáře reagující na tísňová volání nebo práci zdravotních sester.

    Virtuální realita umožňuje trénink postupů a získávání zkušeností opakováním procedur v bezpečném prostředí. V kombinaci s umělou inteligencí (AI) lze VR aplikovat i na rozvoj komunikačních dovedností vedoucích k lepší připravenosti na reakce pacientů při různých scénářích. S pomocí Vr lze rozvíjet rovněž schopnosti empatie tím,, že personál je schopen nahlédnout do stavů, kterým pacient čelí - skrze VR může zažít některé symptomy, jako je ztrátu zraku nebo sluchu.

    Pohotovostní výcvik

    Existuje řada situací, které nikdo nechce zažít, přesto, při výkonu povolání nastat mohou. Vážný požár, přepadení pobočky ozbrojeným vetřelcem … to jsou situace, kdy zachování chladné hlavy a správných postupů (kam jít, co dělat…) může dopomoci dostat se ze situace živý.

    VR simulace zde spojuje tvrdé dovednosti potřebné k přežití a měkké dovednosti potřebné k řešení emočního stresu dané situace.

    Cizí jazyky

    Virtuální realita se osvědčuje při individuální výuce cizích jazyků. Uživatelé, zdráhající se mluvit s lektorem, mohou ve VR reagovat na různé předem připravené scénáře, kdy odpovědi uživatele jsou zpracovány a vyhodnoceny umělou inteligencí, která současně předává zpětnou vazbu.


  2. Soft Skills

    Měkké dovednosti jsou osobní atributy související s tím, jak člověk pracuje. Nesouvisejí s konkrétním zaměstnáním, avšak pro úspěch v povolání jsou důležité. Odráží se v mezilidských vztazích, komunikačních, netechnických a nekognitivních dovednostech, empatii i schopností naslouchat. To vše jsou aspekty důležité pro schopnost týmové spolupráce, zapadnutí do kolektivu.

    Mezi běžné příklady měkkých dovedností patří: komunikovatelnost, řešení konfliktů a problémů, kreativní a kritické myšlení, spolehlivost, motivace, pozitivita, time-management a pracovní morálka.

    Při školeních měkkých dovedností ve VR se využívá tzv. Role-playing scénářů.

    • Koučování a hodnocení chování zaměstnanců - školení lepší komunikace se zaměstnanci

      Příklad VR školení je následující: Vedoucí pracovník je svědkem situace, kdy jeho podřízený / spolupracovník (ne)zvládá stresující aktivitu. Následně si pracovníka zavolá do své kanceláře a s pracovníkem vede rozhovor s cílem vyřešení situace a zlepšení vztahů na pracovišti.

      Školení probíhá z pohledu první osoby a nahrazuje scénář s využitím využít herce hrajícího roli zaměstnance.

      Podobné simulované rozhovory pomáhají managementu a vedoucím pracovníkům získat vyšší sebevědomí, klást správné otázky, lépe komunikovat a celkově řešit mezilidské vztahy na pracovišti. Lepší pochopení náležitostí jednotlivých pracovních pozic pomůže manažerům lépe přidělovat osobnostní profily lidí k jednotlivým pracovním místům ve společnosti.

    • Školení o diverzitě a inkluzi

      Rozpoznání nevědomých předsudků na pracovišti a vytvoření spravedlivých systémů je základem pro rovné a netoxické vztahy na pracovišti.

      Zde je příklad možného scénáře VR školení: Školený sedí u konferenčního stolu s ostatními spolupracovníky a pozoruje jejich rozhovory. Školený si všimne, že jeden spolupracovník pronesl hanlivý komentář na adresu jiného spolupracovníka. Školený pracovník v simulaci se musí rozhodnout, jak na komentář reagovat.

      Situace učí zaměstnance empatii vůči ostatním. Ale co je důležitější, učí, jak rozvíjet rasové povědomí a jak zacházet s mikroagresí.

    • Školení maloobchodu a zákaznického servisu

      Účelem školící aplikace může být umožnit zaměstnancům procvičit si své dovednosti v oblasti služeb zákazníkům. Takto vyškolení pracovníci budou v oslovování zákazníků a jejich obsluze jistější již od prvního dne což se mimo prodejů odrazí i na dobré pověsti společnosti se zkušenými zaměstnanci.

      Ve Virtuální realitě si zaměstnanci mohou například procvičit zpracování vratek, odpovídání na dotazy a obsluhu zákazníků, zvládání stresových situací při vystavení rozrušeným / hrubým zákazníkům i empatii při komunikaci s nimi.

    • Trénink pro veřejné vystupování

      S pomocí virtuální reality lze pocitově řečnit před publikem, aniž by jakékoli publikum v danou chvíli existovalo. VR simulace je vás schopna přenést před projektor kanceláře i na pódium vyprodané O2 arény.

      Při prezentačním snažení, AI ve VR může analyzuje různé věci, jako jsou klíčová slova, řeč těla a tón a na základě toho poskytovat zpětnou vazbu jak z hlediska finálního reportu, tak chování a výrazů avatarů “v publiku”.

      Principem cvičení je získat sebejistotu v prezentování prostřednictvím schopnosti naučit se přirozené záživné prezentaci založené na potřebě předání a vysvětlení nezbytných informací, nápadů, obchodních návrhů a podobně.


Virtuální realita ve školství

Virtuální realita vedle návštěvy virtuálních světů umožňuje virtuálně navštívit i místa ve světě skutečném. A to v době minulé, současné i budoucí vycházející z představ.

  • Zeměpis a Poznávání světa

    Vemte žáky virtuálně na místa vážící se k zrovna probírané látce.

    Příklad aplikací: Google Earth VR, VR Expeditions, Sites in VR

  • Dějepis

    Nechte žáky zažít historickou událost.

    Příklad aplikací: Apollo 11 VR, Titanic VR

  • Biologie

    VR je skvělým nástrojem pro interaktivní detailní zkoumání anatomie zvířat i lidí ve skutečném měřítku. Studenti lékařských a zdravotnických oborů tak mohou lépe porozumět struktuře těla a získat perfektní povědomí o kostře, svalové hmotě a veškerých orgánech, včetně jejich funkce.

    Příklad aplikací: Virtual Medicine

  • Technické obory

    Virtuální realita zlepšuje prostorovou představivost nezbytnou pro vykonávání řady prací. Interaktivní prvek VR umožňuje studentům hledat způsoby realizace ve stavebnictví, strojírenství i designu s ohledem na praktickou stránku a sestavitelnost. V případě oborů pracujících s nákladnými zařízeními VR spoří náklady na pořízení vybavení a současně eliminuje možný vznik škod z neodborné manipulace.

  • Další využití VR při výuce
    • Umožnění prozkoumání míst, které není fyzicky jednoduše možné (virtuální exkurze)
    • Výuka architektury, umění, designu a dalších vizuálně založených oborů
    • Vzdálená komunikace a spolupráce s učiteli a ostatními studenty
    • Učení se hraním poutavých a interaktivních her virtuální reality

Hardware pro VR

Přístup do virtuální reality je prostřednictvím náhlavního zařízení, takzvaného headsetu. Základní headsety obsahují pouze zařízení s displejem, které se nasadí na hlavu. Jde buď o VR headset, nebo mobilní telefon s VR aplikací vložený do speciálního VR pouzdra. Pokročilejší headsety přidávají ruční ovladače.

Moderní VR headsety jsou univerzálními zařízeními často i s podporou mixované reality. Trendem je rovněž možnost ovládání při volných rukou, respektive podpora ovládání gesty rukou, hlasem, nebo očima. Experimentuje se rovněž s nástroji pro možnost ovládání myslí.

VR headsety jsou dostupné v řadě pro podnikové i osobní využití. Příkladem brýlí pro osobní použití je zařízení Quest (Meta) nebo Pico 4 (Bytedance), na enterprise sféru poté cílí zařízení jako Quest Pro (Meta) nebo Thinkreality VRX (Lenovo).

AR

Augmented Reality (AR) / Rozšířená realita

Augmented reality (AR), česky rozšířená realita, je technologie, prostřednictvím níž se obohacuje reálný svět o digitálně vytvořené prvky. Jde tedy o libovolné počítačem generované digitální médium (textu, obrázek, video, 3D model, animace…) a to v pasivním či interaktivním pojetí, vložené do snímaného obrazu reálného světa.

S augmentovanou realitou se experimentuje po dlouhou dobu. Původním zaměřením za pomocí chytrých brýlí a jiných zařízení byly oblasti vědy a lékařství. Masovější nástup a rozšíření AR aplikací přišlo společně s výkonnými mobilními zařízeními a zpřístupněním API rozhraní pro AR, které jsou alfou a omegou snadného vývoje aplikací využívajících rozšířenou realitu.

AR je s námi přítomno častěji, než bychom tušili. Z triviálních věcí jde o například o ukazatele aktuálního výsledku, časomíry a dalších grafik, jako vzdáleností, rychlosti apod. při vysílaných živých sportovních utkáních. Výsledkem AR jsou rovněž populární filtry reagující na mimiku obličeje při používání kamery mobilních telefonů. Zajímavější integraci rozšířené reality poté najdeme ve hrách a aplikacích. V principu se zde využívá kamery fotoaparátu, do níž je v reálném čase vkládán digitální obraz. Může jít o produktové informace v libovolné datové formě, navigaci, interaktivní modely i digitální lidé.

Typy spouštěčů digitálních objektů do reálného prostoru v rozšířené realitě

  • S využitím spouštěcích bodů (marker-based) - AR vrstva a akce se zobrazuje v momentě, kdy snímající kamera zařízení zachytí konkrétní kotevní bod [marker = spouštěč] (QR kód, speciální značka, tvar, definovaný objekt…). Příkladem může být stránka knihy s unikátním obrázkem, který skrze obrazovku mobilního telefonu interaktivně zobrazuje libovolné nástavbové informace.
  • Bez využití spouštěcích bodů (markerless) - AR vrstva a akce probíhá v reálném prostoru snímaném kamerou na popud uživatele. Příkladem je umísťování digitálních objektů do reálného prostoru (např. nábytek), přičemž AR implementace při utváření AR obrazu reflektuje prostorové i světelné podmínky. V tomto případě obvykle není použit pevný kotevní bod - AR vrstva působí plochým v prostoru neupevněným dojmem, jejíž lokalita je stanovena umístěním uživatele.
  • S využitím polohy (location-based AR) - AR vrstva pracuje s umístěním digitálních objektů v konkrétních místech fyzického prostoru. Příkladem mohou být navigační značky promítnuté v reálném obrazu z kamery. Do této kategorie AR patří rovněž známá hra Pokémon Go. Jde o nejnáročnější způsob AR projekce pracující s řadou informacemi z řady senzorů a prostorových výpočtů.
  • Promítání na povrchy (project-based) - AR vrstva se zobrazí a překryje definovanou vrstvu v reálném světě
  • Nahrazení objektů (superimposition-based) - AR pracuje s rozpoznáním objektů, kdy definovaný obraz v AR vrstvě nahrazuje buď částečně, a nebo zcela.

Využití rozšířené reality ve vzdělávání

Učení v souvislostech podněcuje zvídavost. Aplikace AR umožňuje proměnit stávající prostor do nové rozšířené reality umožňující prezentovat informace názorným a interaktivním způsobem.

Technologie řeší potřebu informací na požádání, v měnící se úrovni detailu a v čase, kdy jsou potřeba. V případě rozšířené reality jsou prostředníkem nositelná zařízení s vizuálním (kamera) a audio (mikrofon) vstupem, prostřednictvím nichž je umožněna konzumace informací efektivnějším a záživnějším způsobem. A jak z úvodu této publikace vyplývá, s jednodušší a zajímavější formou konzumace informací roste efektivita učení se.

  1. Interaktivní doplnění papírových a digitálních studijních materiálů

    Dle pyramidy učení je vstřebatelnost čtených informací pouze na úrovni 10%. Navíc, v momentě nutnosti předání většího množství takových informací dochází k zahlcení studenta. Digitální nástavba s využitím AR rozhraní umožňuje zrůznorodit formu podávaných informací a doručit je v struktuře s vyšší vstřebatelností. Výhodou je rovněž lepší přehlednost a filtrovatelnost.

    Aplikaci AR vrstvy pro tiskoviny se můžete sami vyzkoušet na stránce služby rozšířené reality pro tiskoviny.

  2. AR Aplikace pro vzdálenou asistenci

    Ne každou informaci, každý postup si student musí zapamatovat a poté udržovat po celý život v paměti. V případech, kdy je třeba splnit určitý úkol, který je pro studenta nový, nebo v jeho vykonávání nemá stále důvěru v sebe sama, je možné využít moderní technologie jako jakési vodítko, a to formou využití aplikací pro vzdálenou aktivní či pasivní asistenci.

    Jde o AR rozšíření, s jejichž využitím uživatel sleduje reálný svět, přičemž mu je v reálném čase do zorného pole promítán digitální obraz s postupem vykonávání operace. S digitálně vloženými objekty je možné, podporuje-li to aplikace a zařízení, manipulovat. Pro snazší replikaci se ke vzdálené asistenci, při níž je student či pracovník navigován buď aplikací, nebo živou podporou (dispečinkem / odborníkem), používají brýle pro rozšířenou realitu - pracovníkovi ruce tedy zůstávají volné pro možnost vykonávání tížených operací. Vypadá to tak, že pracovník má před jedním okem malý displej, na němž má spuštěny informace (např. video postupu / obraz z video-hovoru), který vnímá, avšak mu nebrání samotnému výhledu na vlastní operaci ve fyzickém světě. V případě vzdálené podpory, naopak, dispečink na druhé straně disponuje obrazem z kamery na AR brýlích pracovníka a může jej tedy přesně navigovat.

Výuková platforma

Dostupnost a uchovatelnost vzdělávacích a znalostních informací, postupů a materiálů je záležitostí znalostních platforem. Materiály mohou být tvořeny jak vývojáři, tak běžnými způsoby, jako je například natočení videa z vlastního postupu (např.knihovna videoklipů s běžnými úkony údržby). Pointou platformy je materiály uchovávat a skrze správu přístupů zpřístupňovat bezpečným a předem určeným způsobem.

Rozšířená realita pro výuku ve školství

Výběr vzdělávacích aplikací využívajících rozšířenou realitu:

  • Quiver

    Aplikace Quiver pracuje s omalovánkami jako tzv makery pro spuštění animací skrze AR technologii v mobilním zařízení - to v praxi znamená, že po zaměření fotoaparátu mobilního zařízení je vymalovaný obrázek ve vybervených barvách vyobrazen a rozanimován na displeji mobilního zařízení. Aplikace nabízí omalovánky objektů vážících se k řadě předmětů.

  • Sky Map a Star Chart

    Aplikací pro zkoumání souhvězdí a vesmíru je spousta. Aplikace Sky Map a Star Chart jsou pouhým zástupcem této kategorie vesmírných aplikací.

    Aplikace pracují s GPS polohou a gyroskopem + akcelerometrem mobilního zařízení ke zjištění aktuální polohy a natočení čočky fotoaparátu. Naproti tomu, na displeji mobilního zařízení jsou poté zobrazeny vesmírné objekty (hvězdy, souhvězdí, planety…), na něž kamera míří. Aplikace pracují v 360% horizontálně i vertikálně, je tedy možné na obrazovku promítat objekty i na protilehlé straně zeměkoule, a to ke kterémukoliv datu historie, i současnosti.

Rozšířenou realitu lze do výuky integrovat celou řadou způsobů. Vyjma využití konkrétních aplikací lze vytvářet i vlastní obsah. K dostání jsou i knihy a encyklopedie pracujícími s rozšířením skrze AR prvků. Zmínit lze interaktivní učebnici / aplikaci FyzikAR 7 pro 7.třídu, která zábavným způsobem vysvětluje základní principy fyzikálních zákonů. Obsahuje sadu pracovních listů a 47 animací doplněných o texty, otázky a úkoly, jakožto příklady z reálného života. Pomůcku lze volně zapojit do výuky, případně ji doplnit o vlastní aktivity.



Hardware pro AR

Při AR si lze často vystačit s běžným mobilním zařízením disponujícím chytrým operačním systémem a fotoaparátem. V případech nezbytnosti volnosti rukou lze použít náhlavní AR sady, jako je již zmiňovaná Realwear. Tyto sady lze používat i s dodatečnými nositelnými zařízeními, jako je například chytrý prsten s fotosenzorem pro snímání. Podporu prostého AR lze najít rovněž v headsetech určených pro mixovanou reality.

MR

Mixovaná realita (MR)

Mixovaná realita (MR) spojuje reálný svět a digitální prvky. Lze ji nazvat rovněž realitou smíšenou nebo hybridní. V mixované realitě můžete komunikovat s fyzickými i virtuálními předměty a prostředími a interagovat / manipulovat. Mixovaná realita vám umožňuje ponořit se do virtuálního světa kolem vás a současně být stále přítomen ve světě reálném. MR a její hologramy v reálném světě nabízí zážitek, který může změnit způsob, jakým dnes hrajete a pracujete.

Termín "Mixovaná realita" byl představen v dokumentu "A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays" autorů Paula Milgrama a Fumio Kishina. Tento dokument prozkoumal koncept virtuality continuum (polární konce spektra na stupnici od plně fyzického do plně digitálního) a taxonomie vizuálů.

Technologie pro využívání Mixované reality vyžadují oproti technologiím pro Virtuální realitu schopnost pokročilého snímání a přenosu fyzického prostoru na displej headsetu.

Mixovaná realita je propojení člověka, počítače a fyzického prostředí. Vstupem jsou senzory v brýlích a ručních ovladačích, výstupem poté obraz na displeji náhlavní sady.

Hardware a využití mixované reality

Při výběru vhodného řešení pro školící a tréninkové programy v imerzivních technologiích se oproti potřebám a obchodním zájmům zohledňují možnosti, obtížnost a potenciální problémy vážící se s vývojem softwaru na danou platformu a hardware (MR headset).

Využití mixované reality, jakožto technologie na pomezí reality rozšířené a virtuální, je vždy spojena s potřebou rozšíření skutečné reality o interaktivní digitální prvky. Mixovaná realita bude brzy podporovaným standardem ve většině univerzálních brýlí pro virtuální realitu, přesto, headsety specificky cílící na použití v MR aplikacích přináší řadu výhod:

  • Hardware je šitý na míru průmyslu: Výrobci MR hardwaru znají své cílové zákazníky (podniky) a jejich potřeby. MR produkty jsou tedy více zaměřené a připravené pro jednoduché a rychlé nasazení v konkrétních podmínkách. Například populární MR headset Hololens 2 od Microsoftu se nabízí ve dvou přizpůsobených variantách: první je pro použití na staveništích, druhá přizpůsobená pro ochranné obleky pro používání v průmyslu a na nebezpečných místech.
  • Zjednodušená spolupráce na dálku: MR zařízení jsou často určena k použití v týmech společně, někdy v tandemu. Prostřednictvím audio/video streamingu, 3D vizualizace a holografického sdílení mohou školitelé předávat znalosti pracovníkům, aniž by byli ve stejné místnosti. Kromě toho mohou sledovat a řídit proces, když si studenti osvojují nové dovednosti.
  • Větší svoboda pohybu: Jednou z největších předností MR headsetů oproti stávajícím VR headsetům je obvyklá podpora automatického sledování rukou a očí na základě počítačového vidění, případně hlasové ovládání. Díky tomu je MR velice vhodná při školeních, kde jsou nezbytné volné ruce pro manipulaci s čímkoli a současně interakce s digitálně vloženými prvky v reálném prostoru.
  • Možnost vložit do jakéhokoli místa výukové prvky a tím jej přeměnit na cvičiště: Většina náhlavních MR souprav je bezdrátová a funguje s pomocí baterie. Lze je tedy vzít a použít v jakékoli oblasti, ať už je to staveniště, továrna, provozní místnost nebo jiné místo.
  • Dobrá podpora a infrastruktura: Vývoj pro MR zařízení je relativně pohodlný zážitek. Vyjma často kvalitní dokumentace a dostupných vývojových nástrojů k testování, některé společnosti nabízejí i vývojářské edice svých MR produktů, což usnadňuje experimentování, vytváření funkcí a testování nového softwaru.

Potřebujete s něčím poradit?

Zjistěte, zda a jak vám můžeme pomoci.

Rezervovat schůzku