De nombreux philosophes débattent du sujet de la réalité et des composants qui composent ce que nous percevons comme « réel ». Bien qu'il s'agisse d'un exercice mental intéressant, nous sommes plus intéressés par les applications pratiques de la réalité aujourd'hui, qui est plus précisément définie comme « réalisme ».
Le réalisme est défini comme la représentation d'une personne, d'une chose ou d'une situation avec précision ou d'une manière fidèle à la vie. Dans cet article, nous cherchons à comprendre dans quelle mesure cette définition du réalisme peut être connue dans un environnement complètement simulé utilisant la technologie de réalité virtuelle, et comment cela impacte notre monde.
Pour comprendre l'importance du réalisme dans la réalité virtuelle, il faut d'abord se pencher sur ce que la technologie essaie de réaliser ? une simulation. Une simulation est définie comme une imitation approximative du fonctionnement d'un processus ou d'un système. Il y a une distinction importante dans cette définition, qui est d'imiter le fonctionnement de quelque chose plutôt que juste la chose elle-même. Une simulation est un lieu d'action ; et cette intention est ce qui sépare une simulation d'un outil d'apprentissage statique tel que du texte, une vidéo ou des présentations. En fin de compte, une simulation comble le fossé entre les connaissances et les actions hautement performantes.
Traditionnellement, une simulation serait exécutée ?live? dans un espace physique simulé. L'histoire nous dit que les simulations en direct ont été utilisées comme outil d'apprentissage pendant des siècles, remontant aux modèles d'argile et de pierre utilisés pour comprendre l'anatomie d'une personne. Dans des applications plus modernes, des simulations ont été utilisées pour former des étudiants et des professionnels à l'aide à l'apprentissage. Par exemple, un étudiant en médecine peut pratiquer dans une pièce déguisée en salle d'opération, ou il peut aller plus loin et pratiquer sur place dans une salle d'opération réelle (également connue sous le nom d'in-situ ou in-situation) qui était considérée comme ayant un degré de réalisme plus élevé. Les objets dans cet environnement ont également l'avantage d'être aussi réels que possible, ce qui pourrait faire la différence entre l'utilisation de mannequins ou d'un acteur rémunéré pour simuler un patient.
Les simulations ont trouvé plus récemment un nouvel environnement pour se modéliser, dit « virtuel », où l'on expérimenterait l'imitation synthétiquement. Grâce à la technologie informatique, les simulations virtuelles ont pu imiter une opération sans avoir besoin d'environnements physiques coûteux et de la logistique difficile pour y amener les gens. La réalité virtuelle (VR) fait spécifiquement référence aux imitations synthétiques présentées à l'intérieur d'un casque spécial, ce qui améliore encore l'immersion d'un environnement synthétique en assumant l'intégralité du champ de vision de l'utilisateur plutôt que simplement sur un écran en deux dimensions.
Les casques VR sont utilisés commercialement par des organisations telles que la NASA depuis des décennies déjà, et à mesure que le coût de production diminuait, la technologie est devenue plus viable pour l'achat par les consommateurs. De plus, la puissance de traitement du matériel utilisé pour exécuter des casques de réalité virtuelle a conduit à des simulations plus réalistes. Cependant, dans quelle mesure le réalisme impacte-t-il l'efficacité d'une simulation, notamment en situation d'entraînement ?
Pour comprendre l'efficacité du réalisme, nous devons examiner une variable clé qui définit le réalisme perçu - la fidélité. La fidélité fait référence à la mesure dans laquelle une simulation imite ou amplifie la réalité. L'objectif global des simulations haute fidélité est d'améliorer la performance d'une action, ou ce qu'une personne fait réellement (plutôt que de penser). En 1990, Miller (1990) a indiqué que cette action est fondée sur les connaissances, les compétences et les performances d'une personne.
De manière générale, une simulation basse fidélité est bonne pour s'appuyer sur les connaissances - elle ne semblera pas réelle, mais elle décrira assez bien les bases et la théorie. La fidélité moyenne est utilisée pour développer les compétences grâce à une plus grande interaction, puis la haute fidélité est l'endroit où l'action de haute performance se produit. Ce modèle de fidélité traditionnelle peut être considéré comme une pyramide. Sans le niveau de base des connaissances, vous ne pouvez pas atteindre le niveau supérieur d'action. Au fur et à mesure que vous commencez à améliorer vos connaissances, vos compétences et vos performances, le niveau de fidélité de l'action dans un environnement simulé augmente également, indépendamment de la manière dont l'environnement est réellement présenté. Par exemple, la fidélité d'un simulateur de vol commercial sera différente pour quelqu'un qui n'a aucune connaissance de l'aviation par rapport à quelqu'un qui a passé des années à étudier la théorie. Comment la personne ayant peu de connaissances pourra-t-elle savoir si la simulation est haute fidélité ou non, si elle ne comprend pas ce qu'elle doit rechercher ? Par conséquent, dans une certaine mesure, le concept de fidélité est subjectif.
Cela peut être compris à un niveau plus profond en examinant les différentes composantes qui composent la fidélité, au-delà de la personne qui la vit. Au niveau conceptuel, le scénario à portée de main doit avoir un sens. Par exemple, vous vous attendriez à ce qu'un simulateur de vol ait un degré élevé de fidélité conceptuelle s'il vole dans les airs plutôt que via Walmart. Physiquement, la simulation doit refléter les propriétés physiques réelles de l'environnement réel. Le simulateur de vol n'aurait pas un haut degré de fidélité physique s'il utilisait des carottes pour les leviers. Sur le plan émotionnel, la simulation doit essayer de capturer les mêmes sentiments auxquels on pourrait s'attendre dans l'environnement réel. Par exemple, une situation d'urgence simulée dans le cockpit d'un avion devrait sembler naturellement urgente à gérer, plutôt que désinvolte et ennuyeuse. De nouvelles technologies telles que les moniteurs de fréquence cardiaque intégrés aux appareils portables ont facilité les tests de réponse émotionnelle, aidant les simulateurs à trouver de meilleurs moyens d'augmenter le degré de fidélité émotionnelle.
Cependant, ce niveau de compréhension va encore plus loin dans le contexte des simulations de réalité virtuelle. Il y a une considération importante lorsqu'il s'agit d'évaluer la fidélité dans un environnement de réalité virtuelle, en particulier en ce qui concerne les simulations de formation. Stone (2011) a découvert que l'idée fausse était que les progrès technologiques conduisent à de meilleurs environnements de formation. Stone et son équipe de technologies d'interface humaine ont découvert que cela est beaucoup moins important que le concept de conception centrée sur l'humain. Lorsque l'objectif est de maximiser le transfert de tâches, de connaissances, de compétences et de comportements simulés vers des applications du monde réel ; la fidélité psychologique est la clé.
La fidélité psychologique est le degré auquel les tâches simulées peuvent reproduire les comportements requis par les applications du monde réel. Ceci, dans une certaine mesure, combine les idées traditionnelles de fidélité conceptuelle, physique et émotionnelle telles que décrites ; bien qu'en général, on considère la fidélité dans ce contexte comme une combinaison de fidélité physique et psychologique.
C'est à travers cette définition qu'il devient également évident que les avancées technologiques pures ne sont pas une grande partie de cette équation, mais plutôt les avancées techniques la rendent plus accessible et viable. L'inconvénient majeur des nouvelles interfaces telles que la réalité virtuelle est celui de la nature de l'expérience humaine. Rappelez-vous les premières années des sites Web ? Chaque site était complètement différent avec des murs de texte, des liens cachés, des navigations étranges et des mises en page uniques. Ce n'est que de nombreuses années plus tard qu'une expérience standardisée a commencé à prendre forme, plus naturelle pour l'utilisateur, tirant parti des principes de conception modernes, des structures de contenu et du comportement humain pour offrir une expérience transparente. La réalité virtuelle en est encore aux premiers stades de l'exploration de la meilleure interface utilisateur, mais elle est beaucoup plus compliquée en raison de la dimension supplémentaire. C'est une chose de maîtriser l'interface d'un écran 2D avec des entrées basiques, mais une autre dans un environnement 3D.
Stone a décomposé davantage le concept de fidélité pour les simulations de réalité virtuelle, comme suit :
- Contexte Fidelity devrait chercher à représenter un arrière-plan approprié de détails sensoriels et comportementaux ? Pensez aux figurants d'arrière-plan sur un plateau de tournage. Ils ne gênent pas, mais ils ajoutent au contexte de la scène.
- La fidélité de la technologie interactive est le degré auquel les commandes d'entrée (pensez aux casques et aux commandes manuelles) représentent les interfaces réelles.
- L'hypo-fidélité et l'hyper-fidélité mesurent l'importance de trop peu ou trop de détails sensoriels, de détails comportementaux et de systèmes d'interaction
Il est intéressant de noter que de nombreux utilisateurs finaux ont déjà un concept de fidélité en tête avant d'entrer dans une simulation de formation, une base d'attentes basée sur ce qu'ils ont vu dans d'autres applications telles que les jeux et les applications militaires. Maintenant, le réseau complexe de ce qui constitue une « haute fidélité » ? la simulation d'entraînement commence à se révéler. Nous savons qu'au plus haut niveau, l'utilisateur final a besoin d'une connaissance de base du système et aussi d'un certain niveau de compétence avant d'atteindre des actions performantes. Cependant, les simulations exécutées en réalité virtuelle nécessitent un équilibre entre les détails sensoriels et comportementaux contextuels ainsi que des caractéristiques d'entrée réalistes ; tout en répondant à l'écart potentiel d'attente qu'un utilisateur peut avoir avant d'entrer dans la simulation. Tout cela est encore plus impacté par les défis auxquels la réalité virtuelle est confrontée en ce qui concerne les interfaces transparentes qui ne sont pas encore standardisées ou largement comprises par les utilisateurs.
Donc, si une simulation de réalité virtuelle peut avoir un degré élevé de fidélité psychologique et physique, alors elle peut être considérée comme plus réaliste ? Cependant, tout cela est nuancé par la capacité des humains à l'utiliser réellement, une idée souvent appelée conception centrée sur l'humain.
Maintenant que nous comprenons la composition plus large du réalisme dans une simulation, nous pouvons l'utiliser à notre avantage dans les applications de réalité virtuelle. Par exemple, la plate-forme de formation chirurgicale PrecisionOS est conçue pour utiliser des moteurs graphiques modernes pour imiter l'environnement physique, y compris les détails sensoriels et comportementaux tels que les outils, l'éclairage et les machines avec un degré élevé de fidélité physique. Le patient sur la table d'opération est configuré pour montrer les symptômes qui nécessitent une procédure donnée, en veillant à ce que la représentation soit équilibrée pour éviter l'hypo- ou l'hyper-fidélité. Les commandes manuelles sont configurées pour ressembler davantage aux outils chirurgicaux courants d'une procédure, visant une plus grande fidélité de la technologie interactive. Enfin, la procédure simulée est guidée en temps réel avec des commentaires et un mentorat, à la fois visuels et audio pour simuler l'environnement psychologique comme s'il s'agissait d'une formation avec un chirurgien senior.
Les étudiants ou le personnel ont déjà terminé de nombreuses années d'études en médecine qui incluent des outils d'apprentissage traditionnels et des simulations, ils ont donc un haut degré de connaissances et de compétences. Par conséquent, un environnement virtuel réaliste peut les aider à acquérir des compétences avancées et une confiance accrue sans avoir à s'entraîner sur de vrais patients, ce qui peut être coûteux pour le stagiaire, le patient, sa famille et l'hôpital ; sans parler du défi de trouver des patients en formation appropriée et de les jumeler avec des stagiaires de façon répétée. À un niveau plus large, cela signifie en fin de compte de meilleurs chirurgiens et un taux de réussite plus élevé pour les patients.
L'avenir du réalisme en réalité virtuelle semble prometteur. Déjà, nous avons vu un retour physique dans les contrôleurs manuels VR qui s'est avéré améliorer la perception de la fidélité de la technologie interactive (Hoffman, 2011), et cette technologie s'étend aux combinaisons à retour haptique complet. Alors que d'autres domaines technologiques tels que la biotechnologie commencent à se croiser avec la réalité virtuelle, nous verrons encore plus d'intégration et d'immersion. Par exemple, l'utilisateur peut être en mesure de contrôler son environnement virtuel en utilisant uniquement ses pensées, ou de pouvoir connecter des capteurs directement aux terminaisons nerveuses pour un retour réaliste.
À mesure que la technologie s'améliore, le réalisme perçu de nos environnements virtuels s'améliore également et, comme nous l'avons vu, cela incitera davantage les futurs étudiants et professionnels de notre monde à performer à un niveau supérieur. Le résultat dans de nombreuses années ? le temps sera un monde plus sûr et plus productif dans lequel vivre, et nous sommes impatients de participer aux efforts.
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