Учёные-орнитологи применяют виртуальную реальность, чтобы студенты могли познакомиться с полевыми исследованиями.
В конце мая над полем проносится стая сине-жёлтых птиц. Деревья, кустарники и летние цветы наполняют пейзаж. Синекрылая славка — всего в одном движении от вас. Одним быстрым движением её можно аккуратно поймать, надеть на неё кольцо и изучить, чтобы понять здоровье и эволюцию одной из самых ярких птиц Северной Америки.
Раньше такая практика была доступна только учёным, но теперь этот момент можно воспроизвести в любой точке мира благодаря виртуальной реальности, разработанной учёными из Пенсильванского государственного университета.
Программа виртуальной реальности VRmirova
Программа виртуальной реальности (VR) под названием VRmirova была разработана в рамках пятилетней премии CAREER Award, полученной Дэвидом Тоуэлсом, профессором биологии в Пенсильванском государственном университете. Тоуэлс сотрудничал с Центром иммерсивного опыта в Пенсильванском государственном университете, чтобы разработать концепцию и продвинуть VRmirova.
Проект был впервые начат студенткой бакалавриата в лаборатории Тоуэлса, Лизой Ван. Она хотела улучшить популяризацию науки и коммуникацию со студентами и широкой публикой. С энтузиазмом к птицам и использованию искусства в образовании, она искала способ помочь другим понять и даже испытать полевые исследования, которые обычно проводятся в орнитологии.
«Часть нашей работы — это полевые исследования, часть — лабораторные, часть — вычисления. Большинство из них либо недоступны для большинства людей, либо, в случае вычислительных частей, довольно абстрактны», — объяснила Ван.
Она предложила идею VR-опыта Тоуэлсу и создала оригинальную 3D-модель птицы, которая была включена в заявку на грант и использована для создания VR-программы, которая теперь доступна для бесплатного скачивания на SideQuest, игровой и общественной VR-платформе.
«Это отличный обучающий инструмент для всех старшеклассников, поскольку мы работаем с множеством природных систем, которые не всегда легко доступны», — сказал Тоуэлс.
Название VRmirova — это игра слов от рода синекрылой славки Vermivora cyanoptera, яркой певчей птицы с голубоватыми крыльями и жёлтым телом. Исследования Тоуэлса сосредоточены как на золотистых, так и на синекрылых славках, и на том, как они скрещиваются и пересекаются генетически.
Тоуэлс и его команда исследовали этот вопрос, извлекая ДНК из фекальных образцов славок, чтобы определить их рацион. Однако для сбора этих образцов им необходим доступ к диким славкам. К сожалению для студентов-исследователей, перелётные птицы появляются в Пенсильвании в середине мая, когда студенты сдают выпускные экзамены или покидают кампус, поэтому у них редко появляется возможность отправиться в поле.
«Здесь на сцену выходит VRmirova», — сказал Тоуэлс. «Это не заменяет возможность выйти на улицу и провести это исследование, но это его близкое приближение. Когда я рассказываю студентам о кольцевании птиц или использовании туманных сетей, у них нет наглядного представления, чтобы понять, о чём я говорю. Это заполняет пробел в одной части научного процесса, которая не всегда доступна для студентов».
Создавая среду на открытом воздухе с деревьями, травой, лесом и птицами, VR-опыт позволяет студентам взаимодействовать с птицами и лабораторией в небольшом масштабе, объяснил Тоуэлс.
«Вы можете совершать ошибки в VR-опыте, которые не хотите совершать в реальном времени, — сказал Тоуэлс. — Вы также можете испытать то, что, вероятно, не смогли бы сделать в полевых условиях. Одна из моих любимых частей опыта — когда вы можете поймать птицу и поднять её, и вы можете увидеть все различные части птицы, которые вы, возможно, не сможете увидеть в реальной жизни».
В VR-опыте студенты могут приблизиться к славкам, сидящим на низко расположенных ветках, послушать их пение и аккуратно взять их для более тщательного наблюдения и взятия образцов, сравнивая их с виртуальным путеводителем по полям.
Симуляция также включает в себя 360-градувное видео, на котором команда Тоуэлса ловит птиц в реальной жизни, от установки сетей до измерения и кольцевания славки. Затем студентов переносят в виртуальную лабораторию, где они проходят шаги по анализу образцов, такие как извлечение и обработка генетического материала.
Центр иммерсивного опыта разработал VR-модели для «чистых» славок Vermirova и их гибридов. Барт Мастерс, ведущий программист XR, и Алекс Фатеми, ведущий 3D-моделлер, работали вместе над проектом. Ван разработала первоначальную модель птицы, опираясь на свой опыт 3D-анимации в старшей школе и «много проб и ошибок», — сказала Ван.
Тоуэлс включает VR-опыт в свой курс BIOL445: «Молекулярная экология», где студенты работают над симуляцией под руководством Тоуэлса, учась изучать эволюцию через призму генетики. Тоуэлс сказал, что также надеется продемонстрировать VRmirova на Дне ДНК этой весной, мероприятии для старшеклассников, организованном Национальным институтом исследований генома человека, чтобы узнать о ДНК и генетике, способствуя популяризации науки.
«Я думаю, что для преподавателей, для моих коллег, увидев, что возможно с VR, надеюсь, это пробудит творческий потенциал у других в области биологии, экологии и эволюционной биологии, — сказал Тоуэлс. — Это один из способов привнести немного этого опыта для студентов. Хотя это не заменяет такую возможность, это дополняет её для более широкой группы студентов, которые могут не иметь возможности или доступа к птицам, с которыми мы работаем».
Предоставлено:
[Пенсильванский государственный университет](https://phys.org/partners/pennsylvania-state-university/)
Другие новости по теме
- Питательные грибные белки из растительных остатков: вкусное решение для веганов и вегетарианцев
- Технология Project Airbear может помочь предсказывать оптимальные места обитания коал с воздуха
- Спектроскопия листьев предсказывает степень зрелости плодов: метод на основе света позволяет избежать потерь урожая
- Новый метод генного редактирования может изменить подход к борьбе с комарами
- Тест крови OxiDx показывает, что скачки без окислительного стресса повышают работоспособность лошадей
- Падения цен на камбалу в Фукусиме после сброса очищенной воды не обнаружено
- В ваших рождественских украшениях может скрываться немного барсука и жабы.
- Лидеры Калифорнии отмечают «возвращение» лосося, но риски, связанные с климатом, сохраняются
- Новое исследование раскрывает микробное биоразнообразие почвы деhesa.
- Учёные выяснили, как клеточные стенки растений направляют стволовые клетки
Другие новости на сайте
- ДНК бронзового века из Калабрии: обнаружено уникальное горное сообщество
- Модель GoMars симулирует 50-летний цикл марсианской пыли
- Как наиболее многочисленные бактерии океана делятся на экологически различные группы
- Тонкие изменения в материалах приводят к удивительному электромагнитному поведению
- Питательные грибные белки из растительных остатков: вкусное решение для веганов и вегетарианцев
- Лаборатория на дронах в режиме реального времени отслеживает вынос нитратов из-за удобрений.
- Технология Project Airbear может помочь предсказывать оптимальные места обитания коал с воздуха
- ИИ научился составлять простые уравнения для сложных систем
- Опубликованы детальные данные о выбросах CO₂ в США за 13 лет.
- Спектроскопия листьев предсказывает степень зрелости плодов: метод на основе света позволяет избежать потерь урожая