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虚拟现实技术在心理训练中的作用
2016年1月17日    评论:    分享:
    来源:第三维度
    作者:王戈,王晓宁,陈峰
    单位:兰州军区电教站

    摘要:介绍了虚拟现实技术的概念和本质,虚拟现实技术在心理学研究中的应用,并进一步研究了如何依托虚拟现实技术手段,针对处于一种高风险、高压力、高应激状态的特殊职业群体进行训练,对受训人员心理产生的影响。

    1 虚拟现实技术的内涵

    虚拟现实(Virtual Reality,简称 VR),是利用计算机生成一种逼真的三维模拟空间环境(如飞机驾驶模拟舱),并通过多种传感设备使用户“沉浸”到该环境中,实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。

    虚拟现实技术的本质是沉浸。美国模拟游戏理论家 M.Csikszentmihalyi的沉浸理论是这样定义的:当人们在进行活动时,如果完全的投入情景当中集中注意力,并且过滤掉所有不相关的知觉,即进入一种沉浸状态。指通过其交互性、多感知性、自主性、存在感、真实感等特点,使用户有着“身临其境”的感觉,它是以观察者为中心的体验。

    “沉浸”的实现,关键是能否自然交互,即指可以用日常使用的方式对环境内的物体进行感知与操作。理想的虚拟现实系统应该具有一切人所具有的感知功能,应使用户对模拟环境内的物体操作程度高,并使得到的反馈自然,使用户难以分辨真假。而自然交互又主要表现在虚拟现实系统输入、输出和心理体验三方面所产生的沉浸。

    1)输入方面:随着技术的发展,用户与虚拟现实系统的交互方式越来越多了,采用了语音、手势、面部表情、身体姿态等识别技术,通过数据手套、数据衣、语音输入、位置或方向跟踪、空间球鼠标等,不断达到自然交互的目的。

    2)输出方面:实验心理学家赤瑞特拉通过大量的实验证实:人类获取的信息 83%来自视觉,11%来自听觉,3.5%来自嗅觉,1.5%来自触觉,1%来 自 味 觉,视 觉 与 听 觉 这 两 个 加 起 来 就 有94%,是大脑最重要的信息传入通道,经常共同参与物体和事件的感知,使感知完全、精确。虚拟现实作为一种高级的人机交互系统,是关于人机接口的技术,其生成的给人多种感官刺激的虚拟环境,要让用户有着“身临其境”的感觉,就必须先满足 94%的视觉与听觉[1]。目前为了显示虚拟环境,将显示器、专用的光学系统,以及位置、方向的跟踪系统结合在一起,采用了基于图形和基于图像的视觉实时动态绘制技术,眼跟踪技术也不断地完善并广泛使用,大大增进了虚拟现实系统的视觉沉浸感。目前采用的是通过头部相关传递函数(用于描述人的听觉系统对不同方向的声音产生不同频谱特性)构建一套性能良好的三维声音系统,使虚拟声音的体验与在现实中的体验感受相同,能够加强虚拟现实系统的听觉沉浸感。借助力回馈手套等高科技产品,可以建立触觉与力反馈这两种重要的感觉,加强虚拟现实系统的触觉与力反馈产生的沉浸。

    3)心理体验方面:心理体验产生的沉浸人们在与计算机模拟交互中,虽然输入输出设备只是简单的鼠标、键盘、显示器、数据手套等,但为什么有很多人会对模拟游戏成瘾,沉迷其中。关键在于这些人得到了快感体验。虽然环境是虚拟的,但心理体验到的感受是真实的,正因为这种“真实”,造就了心理体验的习惯,就必然沉浸其中了。

    2 虚拟现实技术在心理学研究中的应用

    在心理学研究中,利用虚拟现实技术创建的虚拟环境(VirtualEnvironment)不仅是对现实世界的复制、模拟和表征外部世界的革命性变化,而且也是一种崭新的研究工具和研究范式。当前利用虚拟现实技术在心理学研究领域很多,与模拟训练有关的主要表现在以下几个领域。

    21 视空间认知领域

    空间认知是虚拟技术应用最广泛的领域之一。通过计算机产生三维的虚拟环境很接近真实环境,因此可以用来研究人的空间认知。最初主要是利用桌面式虚拟现实技术研究人的空间认知,尽管桌面式虚拟现实技术所构建的虚拟环境有很多的局限性,如交互性不强、视野感觉区域不广等,但是它为被试提供了三维的立体视觉,所以仍不失为研究空间表征的好工具。随着科学技术的发展,能够更加真实地模拟三维空间的设备,如 3D监视器、3D眼镜等被逐渐运用于虚拟现实环境的创建,它进一步解决了被试沉浸感不高的问题,增强了被试与环境的交互性,而利用 HMD或 CAVE系统构建的浸入式虚拟环境使得心理学研究人员可以在实验室内研究距离知觉、大小知觉、场景再认、方位知觉、导航等。

    但是,利用虚拟现实技术构造的虚拟环境与现实环境还是有一些差异性的,这种差异是否大到影响实验的结果,众多的学者对此进行了研究。一种评价虚拟环境的方法就是复制出在实验室的真实的物理空间中做的实验。Ruddle等人(1997)复制了Thomdyke等人(1982)在现实环境中做的拐角效应(Route—AngularityEfect)实验,结果发现在虚拟的环境中得出了与真实环境中相一致的结果。也有人比较了虚拟环境中空间学习效果与现实环境中学习效果的差异。Regian(1992)研究发现,那些在虚拟环境中经过训练的被试人员,与那些在同样的条件下,但在真实的环境中学习的被试人员相比,两组被试人员的学习效果没有差别。这充分说明了虚拟现实系统构建的环境与真实的环境差异较小[2]。也有研究表明,在虚拟环境中获得的空间知识可以成功迁移到真实的环境中。美军在出兵伊拉克之前,曾采用建立作战地域局部模拟仿真环境用于士兵训练。有部分地域因为模拟仿真效果好,以至于当战士被派往该地域时,对环境没有陌生感,心理压力减小很多。

    22 心理治疗研究

    已有研究表明,利用虚拟现实技术创建虚拟环境逐渐地增加暴露程度,可以缓解被试的焦虑症、恐惧症、以及其他一些精神疾病。VR技术出现之后,研究人员就开始用于各类恐惧症的治疗[3],比如,飞行恐惧症、恐高症等。从本质上来说,虚拟现实暴露疗法是行为主义治疗方法的一种特殊形式。它主要为患者提供生动的暴露形式。因为虚拟现实技术整合了计算机图形技术、身体运动追踪、视觉呈现系统和其他感官输入系统。它可以让患者完全沉浸在虚拟的环境中,渐次暴露患者所恐惧的事物,逐渐提高患者对恐惧的阈限,从而改善患者的症状[4]。

    3 虚拟现实技术在心理训练中的应用模式

    从虚拟现实技术在心理学的应用研究中,我们发现这项技术其实可以应用于心理训练中。因为大多数人心理产生的焦虑、恐惧等状态主要因为对未知环境的陌生、不熟悉,通过虚拟现实模拟环境、操作等要素,使受训者熟悉环境和操作,产生沉浸感,形成真实的心理感受,在心理上和技能上实现突破,从而迈过心理这一关。

    31 利用虚拟现实技术对环境模拟,开展心理适应性训练

    心理适应性是受训人员在高科技条件下,对外界环境及其干扰做出适当反应的一种心理能力。适应性强的人,无论遇到多么艰难困苦、复杂多变的环境都能很快适应,并始终保持稳定、冷静、积极的情绪;反之,则往往表现出过分的紧张、惊恐和被动应付。受训人员的心理适应性不是天生的,只有通过各种手段,使受训人员体验各种可能影响心理状况的刺激因素,才能使受训人员逐步形成适应作战需要的心理品质。如在军事领域,通过虚拟现实系统生成相应的三维战场环境图形图像库,包括各种建筑物、武器、装备和敌人的图形图像,能为使用者创造一种能使其“浸没”其中的、近乎真实的立体环境,提高临场感觉,从而更好地培养心理适应能力[5]。

    32 利用虚拟现实技术对装备的模拟,强化使用装备的心理素质

    目前高技术装备的技术复杂,成本高,掌握难度大。有形和无形中增加了使用人员的心理负担,影响了装备的技术性能的发挥。要想充分发挥高技术装备的性能,操作人员不仅要有良好的身体素质、文化素质,还要具备良好的使用装备的心理素质。提高操作人员使用装备的心理素质,可以让受训人员在虚拟的“环境”中作业,不仅要反复练习高技术装备的使用方法,还可以对“装备”的性能进行了解,减少对装备的心理负担,逐步接近和达到心理负荷的极限,达到强化心理素质的目的。

    依靠虚拟现实技术开展模拟训练,不仅是训技能,更重要的是训心理素质,只有当技能掌握熟练、心理素质过硬,才可能在现实的工作领域运用自如。可以预言,虚拟现实技术用于训练将成为模拟训练领域内最具有应用前景的技术。

    参考文献:

    [1] 曾起堂 关于虚拟现实“沉浸”问题的探讨[J].福建广播电视大学学报,2009(5):15?17.

    [2] Waller David,Beall Andrew C,Loomis Jack M.Using Virtual environment to assess directional knowledge[J].Journal of Environmental Psychology.2004,24(1):105?116.

    [3] 许百华,赵业.虚拟现实技术在心理治疗中的应用[J].心理科学,2005,28(3):654?655.

    [4] 陶维东,孙弘进 浸入式虚拟现实技术在心理学研究中的应用[J].现代生物医学进展,2006,6(3):25?27.

    [5] 张才龙,宋晓波 试析虚拟现实技术在民警心理训练中的作用[J].武汉公安干部学院学报,2011(4):29?31.

标签:心理训练
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