Realidad Virtual y Entornos Virtuales Habitados

Presentación del tema: "Realidad Virtual y Entornos Virtuales Habitados"— Transcripción de la presentación:

1 Realidad Virtual y Entornos Virtuales Habitados
Angélica de Antonio Jiménez Universidad Politécnica de Madrid Facultad de Informática Universidad de Castilla la Mancha – Octubre 2005

2 Índice Presentación Agentes Virtuales Inteligentes
Introducción a la Realidad Virtual y los Entornos Virtuales Dispositivos de Realidad Virtual y Realidad Aumentada Desarrollo de Entornos Virtuales Agentes Virtuales Inteligentes Algunos Proyectos de la UPM Angélica de Antonio

3 Índice Presentación Agentes Virtuales Inteligentes
Introducción a la Realidad Virtual y los Entornos Virtuales Dispositivos de Realidad Virtual y Realidad Aumentada Desarrollo de Entornos Virtuales Agentes Virtuales Inteligentes Algunos Proyectos de la UPM Angélica de Antonio

4 El Laboratorio Decoroso Crespo
Laboratorio de I+D dependiente de la Facultad de Informática de la UPM Áreas de trabajo: Aplicación de las tecnologías de la información y las comunicaciones a la enseñanza: Sistemas Inteligentes de Tutoría E-learning Gestión de la Formación Entornos Virtuales y Agentes Virtuales Angélica de Antonio

5 Índice Presentación Agentes Virtuales Inteligentes
Introducción a la Realidad Virtual y los Entornos Virtuales Dispositivos de Realidad Virtual y Realidad Aumentada Desarrollo de Entornos Virtuales Agentes Virtuales Inteligentes Algunos Proyectos de la UPM Angélica de Antonio

6 Realidad Virtual En 1989 se propone, por parte de Jaron Lanier, el término de Realidad Virtual: una simulación interactiva que implica a todos los sentidos, generada por un ordenador, explorable, visualizable y manipulable en tiempo real, dando la sensación de presencia en el entorno. La sensación –visual, auditiva, táctil...- se debe percibir como auténtica por el sujeto El término Entornos Virtuales fue introducido por investigadores del MIT a principios del año 1990 como sinónimo de Realidad Virtual Angélica de Antonio

7 Entornos Virtuales Habitados
Lo realmente diferente es que el usuario pasa a formar parte del entorno Adopta algún tipo de representación que puede manipular en tiempo real: AVATAR Representación: nombre (MUDs), visual (2D / 3D) Necesidad de una identidad Humanoides: mayor identificación Evolución hacia: Mayor realismo, mejores gráficos Comportamiento más verosímil (believability) Angélica de Antonio

8 Habitantes de un EV Maniquís: Avatares: Agentes autónomos:
Representación de un humano que no es el usuario, manipulable totalmente por el usuario Avatares: Representación de un usuario. Responde a las órdenes del usuario. Agentes autónomos: Actúan autónomamente, son inteligentes (Agente Virtual Inteligente) Avatares-agentes: Representación de un usuario pero con un cierto grado de autonomía Angélica de Antonio

9 Avatares Angélica de Antonio

10 Tipos de Entornos Virtuales (según la dimensionalidad)
Textuales Angélica de Antonio

11 Tipos de Entornos Virtuales (según la dimensionalidad)
Textuales 2D Angélica de Antonio

12 Tipos de Entornos Virtuales (según la dimensionalidad)
Textuales 2D 3D Angélica de Antonio

13 Tipos de Entornos Virtuales (según el número de usuarios)
Mono-usuario Multi-usuario – Entorno Virtual Distribuido (DVE) La historia de los DVE´s se remonta a la década de los 70 y arranca por dos caminos en paralelo: el mundo de Internet, orientado a los juegos en red en el campo militar orientado a la simulación para el entrenamiento (DIS – Distributed Interactive Simulation) Plataformas para el desarrollo de DVEs: SPLINE, DIVE, MASSIVE, etc. Problemas de escalabilidad, sincronización Angélica de Antonio

14 Tipos de Entornos Virtuales (según el grado de inmersión)
La inmersión o no-inmersión en un entorno virtual da lugar a dos experiencias fundamentalmente diferentes: Los sistemas no inmersivos soportan la sensación de “mirar al” EV los sistemas inmersivos soportan la sensación de “estar en” el EV Dispositivos: Sistemas no inmersivos (RV de escritorio) Monitor, teclado, ratón y joystick Inmersivos Dispositivos de RV Angélica de Antonio

15 Tipos de Entornos Virtuales (según su objetivo)
Existen múltiples aplicaciones posibles, que imponen diferentes requisitos Industria del Ocio (películas, juegos, entornos sociales) Comercio electrónico Diseño Tratamiento de fobias. Aplicaciones médicas Simulación y estudio de sistemas complejos Entornos de Trabajo Colaborativo Formación y Aprendizaje Angélica de Antonio

16 Tipos de Entornos Virtuales (según el grado de realismo)
Realistas Adaptación de la realidad Tamaño Transparencia Escala de tiempo Fantásticos Angélica de Antonio

17 Tipos de Entornos Virtuales (según el grado de virtualidad)
Realidad Virtual Realidad Aumentada Según Milgram Angélica de Antonio

18 Tipos de Entornos Virtuales (según el grado de interactividad)
Pasivos: son entornos inmersivos no interactivos. Entornos en los que podemos ver, oír, y quizás sentir lo que sucede, pero no es posible controlar lo que ocurre. Corresponde a las llamadas películas dinámicas habituales en parques de atracciones. Exploratorios: permiten al usuario desplazarse por el entorno virtual para explorarlo. Es el estadio correspondiente a los paseos arquitectónicos y las obras de arte virtuales Interactivos: permiten al usuario explorar y experimentar con el entorno, modificándolo. Angélica de Antonio

19 Índice Presentación Agentes Virtuales Inteligentes
Introducción a la Realidad Virtual y los Entornos Virtuales Dispositivos de Realidad Virtual y Realidad Aumentada Desarrollo de Entornos Virtuales Agentes Virtuales Inteligentes Algunos Proyectos de la UPM Angélica de Antonio

20 Enfoque multidisciplinar
Gráficos por computadora Física, química Interacción Persona-Ordenador Psicología cognitiva Inteligencia Artificial - Agentes Lingüística – Procesamiento de Lenguaje Natural Ingeniería del Software Angélica de Antonio

21 Desarrollo de Entornos Virtuales
Modelado 3D A modelar: Escenario y objetos Habitantes Cómo modelar: Láser, Fotogrametría CAD: problemas de conversión de formatos Herramientas de modelado: 3DStudio (PC), Maya (PC/Silicon Graphics), Poser, PeopleShop, VirtualFriend, NuGraf, Caligari Truespace Creator, ... Otros elementos: Luces Texturas Angélica de Antonio

22 Angélica de Antonio

23 Angélica de Antonio

24 Angélica de Antonio

25 Angélica de Antonio

26 Desarrollo de Entornos Virtuales
Modelado 3D Animación 3D Angélica de Antonio

27 Animaciones 3D Tipos: Forma de generación: Tiempo de generación:
Traslaciones + rotaciones Giros de articulaciones – animación esquelética Deformaciones (morphing) Forma de generación: Definición manual de key-frames + interpolación Cinemática directa Cinemática inversa Tiempo de generación: Precalculadas En tiempo real Angélica de Antonio

28 Desarrollo de Entornos Virtuales
Modelado 3D Animación 3D Visualización: Motores gráficos: rendering, animaciones, detección de colisiones, luces, texturas, … Técnicas de detección de colisiones: Bounding boxes Ray tracing Problemas: Realismo Precisión Requisitos de cómputo Angélica de Antonio

29 Desarrollo de Entornos Virtuales
Modelado 3D Animación 3D Visualización Comunicación con dispositivos de salida Angélica de Antonio

30 Desarrollo de Entornos Virtuales
Modelado 3D Animación 3D Visualización Comunicación con dispositivos de salida Hasta aquí es suficiente para desarrollar EVs pasivos, entornos en los que podemos ver, oír, y quizás sentir lo que sucede, pero no es posible controlar lo que ocurre. Angélica de Antonio

31 Desarrollo de Entornos Virtuales
Modelado 3D Animación 3D Visualización Comunicación con dispositivos de salida Interacción: A través de los dispositivos de entrada y/o interfaz de usuario Control del punto de vista (cámaras virtuales) Navegación Hasta aquí es suficiente para el desarrollo de EVs exploratorios, que permiten al usuario desplazarse por el entorno virtual para explorarlo Angélica de Antonio

32 Desarrollo de Entornos Virtuales
Modelado 3D Animación 3D Visualización Comunicación con dispositivos de salida Interacción Generación de eventos sobre el entorno Programación de los comportamientos del EV (simulación) y sus habitantes Esto es necesario si queremos desarrollar EVs interactivos Angélica de Antonio

33 Situación Actual del Desarrollo de EVs
La mayor parte de los EV desarrollados son prototipos de laboratorio Hay relativamente poca experiencia en el desarrollo de este tipo de sistemas El énfasis se pone en la fase de “codificación” Se debe prestar más atención a las necesidades y requisitos de los usuarios No se adopta una actitud ingenieril Angélica de Antonio

34 Nuestro Objetivo Proponer un marco metodológico para el desarrollo de EVs bajo el prisma de la IS, para mejorar una serie de parámetros de calidad del software obtenido: Caracterización de los elementos que pueden aparecen en un EVH, así como sus comportamientos. Una arquitectura genérica para EVHs. El conjunto de procesos necesarios para desarrollar EVHs, así como las tareas de que se compone cada proceso y las relaciones entre éstas. La estrategia de desarrollo que se debe seguir.  Tesis doctoral finalizada en 2001 (Mª Isabel Sánchez) Angélica de Antonio

35 Nuestro Objetivo Proponer un marco metodológico para el desarrollo de EVs bajo el prisma de la IS, para mejorar una serie de parámetros de calidad del software obtenido: Caracterización de los elementos que pueden aparecen en un EVH, así como sus comportamientos. Una arquitectura genérica para EVHs. El conjunto de procesos necesarios para desarrollar EVHs, así como las tareas de que se compone cada proceso y las relaciones entre éstas. La estrategia de desarrollo que se debe seguir.  Tesis doctoral finalizada en 2001 (Mª Isabel Sánchez) Angélica de Antonio

36 Caracterización de Elementos de un EV
Clasificación según interacción externa Clasificación según su funcionamiento No Perceptibles Reactivos Proactivos Proactivos&Reactivos Perceptibles Pasivos Angélica de Antonio

37 Comportamiento Componente Perceptible-Reactivo
Percepción Razonamiento Actuación Percibe No ¿El componente detecta activación Si Razona por parte del usuario o dentro del EVH? ¿El componente tiene que hacer algún cálculo, comprobación, etc.? Si Actúa No ¿El componente tiene No que hacerse perceptible al usuario? Si Realiza Interacción externa (suena, se anima, se visualiza, etc ¿El componente tiene que comunicar algo al Si resto de componentes Realiza Interacción Interna (comunica) del EVH? No

38 Nuestro Objetivo Proponer un marco metodológico para el desarrollo de EVs bajo el prisma de la IS, para mejorar una serie de parámetros de calidad del software obtenido: Caracterización de los elementos que pueden aparecen en un EVH, así como sus comportamientos. Una arquitectura genérica para EVHs. El conjunto de procesos necesarios para desarrollar EVHs, así como las tareas de que se compone cada proceso y las relaciones entre éstas. La estrategia de desarrollo que se debe seguir.  Tesis doctoral finalizada en 2001 (Mª Isabel Sánchez) Angélica de Antonio

39 Modelo de Proceso Propuesto
PROCESOS DE DESARROLLO PROCESOS DE DESARROLLO Todas las tareas Todas las tareas Análisis Análisis y técnicas y técnicas propuestas son nuevas propuestas son nuevas Diseño Diseño Algunas de las tareas Algunas de las tareas y técnicas y técnicas Diseño de Elementos Diseño de Elementos propuestas son nuevas propuestas son nuevas Diseño 3D Diseño 3D Multimedia Multimedia Se propone el uso de Se propone el uso de Diseño de la Diseño de la tareas y técnicas de otras tareas y técnicas de otras Diseño Diseño Arquitectura Interna Arquitectura Interna disciplinas disciplinas del Sistema del Sistema de los Componentes de los Componentes PROCESOS DE PROCESOS DE GESTIÓN GESTIÓN Implementación Implementación Implementación de Implementación de PROCESOS PROCESOS Componentes de Soporte Componentes de Soporte Estimación Estimación INTEGRALES INTEGRALES Implementación del Implementación del Verificación y Verificación y Módulo Principal Módulo Principal Planificación Planificación Validación Validación

40 Modelo de Proceso Propuesto
PROCESOS DE DESARROLLO PROCESOS DE DESARROLLO Todas las tareas Todas las tareas Análisis Análisis y técnicas y técnicas propuestas son nuevas propuestas son nuevas Diseño Diseño Algunas de las tareas Algunas de las tareas y técnicas y técnicas Diseño de Elementos Diseño de Elementos propuestas son nuevas propuestas son nuevas Diseño 3D Diseño 3D Multimedia Multimedia Se propone el uso de Se propone el uso de Diseño de la Diseño de la tareas y técnicas de otras tareas y técnicas de otras Diseño Diseño Arquitectura Interna Arquitectura Interna disciplinas disciplinas del Sistema del Sistema de los Componentes de los Componentes PROCESOS DE PROCESOS DE GESTIÓN GESTIÓN Implementación Implementación Implementación de Implementación de PROCESOS PROCESOS Componentes de Soporte Componentes de Soporte Estimación Estimación INTEGRALES INTEGRALES Implementación del Implementación del Verificación y Verificación y Módulo Principal Módulo Principal Planificación Planificación Validación Validación

41 El Proceso de Análisis Tareas Acrónimo Estereotipado del EVH
Tareas Acrónimo Proceso de Análisis Estereotipado del EVH A-EE Definición de Requisitos Específicos A-RE Conceptualización A-C Modelado Estático A-ME Modelado Dinámico A-MD Definición de Requisitos Definición de Requisitos Estereotipado del EVH Estereotipado del EVH A A - - RE RE Específicos Específicos A A - - EE EE A A - - ME ME Modelado Estático Modelado Estático D3D D3D - - AR,D3D AR,D3D - - DE, DE, A A - - C C D3D D3D - - DA, DEM DA, DEM - - DM, DM, DEM DEM - - AR AR Conceptualización Conceptualización A A - - MD MD Modelado Dinámico Modelado Dinámico

42 El Proceso de Análisis Tareas Acrónimo Estereotipado del EVH
Tareas Acrónimo Proceso de Análisis Estereotipado del EVH A-EE Definición de Requisitos Específicos A-RE Conceptualización A-C Modelado Estático A-ME Modelado Dinámico A-MD Definición de Requisitos Definición de Requisitos Estereotipado del EVH Estereotipado del EVH A A - - RE RE Específicos Específicos A A - - EE EE A A - - ME ME Modelado Estático Modelado Estático D3D D3D - - AR,D3D AR,D3D - - DE, DE, A A - - C C D3D D3D - - DA, DEM DA, DEM - - DM, DM, DEM DEM - - AR AR Conceptualización Conceptualización A A - - MD MD Modelado Dinámico Modelado Dinámico

43 Estereotipado del EVH Descripción:
Se tratará de estereotipar el tipo de EVH a construir a través de entrevistas con el cliente. Cada estereotipo de EVH vendrá descrito por una serie de características y, como consecuencia de ello, habrá un conjunto de tareas asociadas, necesarias para llevar a cabo el desarrollo del EVH de la forma más eficiente. Productos Entrada Acuerdo con el cliente para iniciar el proyecto Salida Estereotipo de EVH a construir Mapa de Tareas Técnicas Entrevistas con el/los clientes Cuestionarios de tipificación Participantes Analista de Sistemas Clientes Angélica de Antonio

44 Cuestionario de Tipificación
cuestionarioTipificacion.doc Angélica de Antonio

45 El Proceso de Análisis Tareas Acrónimo Estereotipado del EVH
Tareas Acrónimo Proceso de Análisis Estereotipado del EVH A-EE Definición de Requisitos Específicos A-RE Conceptualización A-C Modelado Estático A-ME Modelado Dinámico A-MD Definición de Requisitos Definición de Requisitos Estereotipado del EVH Estereotipado del EVH A A - - RE RE Específicos Específicos A A - - EE EE A A - - ME ME Modelado Estático Modelado Estático D3D D3D - - AR,D3D AR,D3D - - DE, DE, A A - - C C D3D D3D - - DA, DEM DA, DEM - - DM, DM, DEM DEM - - AR AR Conceptualización Conceptualización A A - - MD MD Modelado Dinámico Modelado Dinámico

46 Tarea de Conceptualización
Productos Entrada Estereotipo de EVH Salida Definición del Problema Definiciones, Acrónimos y Abreviaturas Lista inicial de requisitos funcionales del sistema Documento de Conceptualización, con casos de uso y conceptos de uso clasificados. Técnicas Conceptos de Uso Casos de Uso Participantes Analista de Sistemas Cliente Usuarios Un Concepto de Uso se redacta en una o dos frases y representa una de las posibles funcionalidades del sistema, no siendo estas funcionalidades demandadas directamente por el usuario sino delegadas en algún elemento del EVH

47 El Proceso de Análisis Tareas Acrónimo Estereotipado del EVH
Tareas Acrónimo Proceso de Análisis Estereotipado del EVH A-EE Definición de Requisitos Específicos A-RE Conceptualización A-C Modelado Estático A-ME Modelado Dinámico A-MD Definición de Requisitos Definición de Requisitos Estereotipado del EVH Estereotipado del EVH A A - - RE RE Específicos Específicos A A - - EE EE A A - - ME ME Modelado Estático Modelado Estático D3D D3D - - AR,D3D AR,D3D - - DE, DE, A A - - C C D3D D3D - - DA, DEM DA, DEM - - DM, DM, DEM DEM - - AR AR Conceptualización Conceptualización A A - - MD MD Modelado Dinámico Modelado Dinámico

48 Modelado Estático (modelo de clases básico)
Objeto de Decorado Componente EVH Sub-EVH Posición Orientación Puerta Punto de Vista Frontera 1 1 Luz Tipo Color +Utiliza Tipo 1..* 1..* Usuario Avatar Avatar_Seleccionado Cuerpo Edad Nombre + tiene Orientación Nombre Acción Sexo Estado 1 1 1 1 Posición Rol Id_conexión 1 1 1 1 +Tiene +Usa 1 1 1..* 1..* Memoria Dispositivo de Conexión Lista_de_amigos Tipo Angélica de Antonio

49 Modelo de Proceso Propuesto
PROCESOS DE DESARROLLO PROCESOS DE DESARROLLO Todas las tareas Todas las tareas Análisis Análisis y técnicas y técnicas propuestas son nuevas propuestas son nuevas Diseño Diseño Algunas de las tareas Algunas de las tareas y técnicas y técnicas Diseño de Elementos Diseño de Elementos propuestas son nuevas propuestas son nuevas Diseño 3D Diseño 3D Multimedia Multimedia Se propone el uso de Se propone el uso de Diseño de la Diseño de la tareas y técnicas de otras tareas y técnicas de otras Diseño Diseño Arquitectura Interna Arquitectura Interna disciplinas disciplinas del Sistema del Sistema de los Componentes de los Componentes PROCESOS DE PROCESOS DE GESTIÓN GESTIÓN Implementación Implementación Implementación de Implementación de PROCESOS PROCESOS Componentes de Soporte Componentes de Soporte Estimación Estimación INTEGRALES INTEGRALES Implementación del Implementación del Verificación y Verificación y Módulo Principal Módulo Principal Planificación Planificación Validación Validación

50 El Proceso de Diseño 3D Angélica de Antonio A A - - C, A C, A - - RE
Tareas Acrónimo Proceso de Diseño 3D Selección de Diseños 3D Existentes D3D-SD Adaptaciones y Retoques de Diseños 3D Existentes D3D-AR Diseño 3D del EVH D3D-DE Diseño 3D de los Avatares D3D-DA A A - - C, A C, A - - RE RE D3D D3D - - SD SD D3D D3D - - AR AR Selección de Diseños 3D Selección de Diseños 3D Adaptaciones y Retoques de Adaptaciones y Retoques de Existentes Existentes Diseños 3D Existentes Diseños 3D Existentes D3D D3D - - DE DE A A - - C, A C, A - - RE RE Diseño 3D del EVH Diseño 3D del EVH D3D D3D - - DA DA Diseño 3D de los Avatares Diseño 3D de los Avatares Angélica de Antonio

51 El Proceso de Diseño 3D Angélica de Antonio A A - - C, A C, A - - RE
Tareas Acrónimo Proceso de Diseño 3D Selección de Diseños 3D Existentes D3D-SD Adaptaciones y Retoques de Diseños 3D Existentes D3D-AR Diseño 3D del EVH D3D-DE Diseño 3D de los Avatares D3D-DA A A - - C, A C, A - - RE RE D3D D3D - - SD SD D3D D3D - - AR AR Selección de Diseños 3D Selección de Diseños 3D Adaptaciones y Retoques de Adaptaciones y Retoques de Existentes Existentes Diseños 3D Existentes Diseños 3D Existentes D3D D3D - - DE DE A A - - C, A C, A - - RE RE Diseño 3D del EVH Diseño 3D del EVH D3D D3D - - DA DA Diseño 3D de los Avatares Diseño 3D de los Avatares Angélica de Antonio

52 El Diseño 3D del EVH Angélica de Antonio Productos Entrada
Todos los productos de salida del proceso de Análisis, que puedan aportar detalles concretos sobre el aspecto gráfico de alguno de los elementos que deben aparecer, o sobre la estructura del EVH, decorado, etc. Salida Formularios de Modelado del EVH Mapas de Vistas Tabla de Comportamiento Tabla de Navegación Modelo de Estructura Jerárquica de Elementos Tabla de Estructura Jerárquica de Elementos Tabla de Descripción de Articulaciones de Elementos Técnicas Formularios de Modelado 3D del EVH Estructuración de Elementos Participantes Diseñador Gráfico Diseñador del Sistema Cliente (para proporcionar detalles relevantes del aspecto del EVH) Angélica de Antonio

53 Mapas de Vistas Vista Superior de Elementos Vista Superior de Zonas
SÍMBOLO SIGNIFICADO Zona sin restricciones Zona libre de elementos Elementos optativos o decorativos Elementos obligatorios Punto de vista 1 I III IV 2 3 4 Vista Superior de Zonas 1 I III IV II

54 Mapas de Vistas Vistas Laterales Vista 3D (caballera)
Angélica de Antonio

55 Formulario de modelado 3D del EVH
FormModelado3DSubEVH.doc Angélica de Antonio

56 Modelo de Proceso Propuesto
PROCESOS DE DESARROLLO PROCESOS DE DESARROLLO Todas las tareas Todas las tareas Análisis Análisis y técnicas y técnicas propuestas son nuevas propuestas son nuevas Diseño Diseño Algunas de las tareas Algunas de las tareas y técnicas y técnicas Diseño de Elementos Diseño de Elementos propuestas son nuevas propuestas son nuevas Diseño 3D Diseño 3D Multimedia Multimedia Se propone el uso de Se propone el uso de Diseño de la Diseño de la tareas y técnicas de otras tareas y técnicas de otras Diseño Diseño Arquitectura Interna Arquitectura Interna disciplinas disciplinas del Sistema del Sistema de los Componentes de los Componentes PROCESOS DE PROCESOS DE GESTIÓN GESTIÓN Implementación Implementación Implementación de Implementación de PROCESOS PROCESOS Componentes de Soporte Componentes de Soporte Estimación Estimación INTEGRALES INTEGRALES Implementación del Implementación del Verificación y Verificación y Módulo Principal Módulo Principal Planificación Planificación Validación Validación

57 El Proceso de Diseño de la Arquitectura Interna de los Componentes
Modelado Modelado de la de la DAI DAI - - MP MP Percepción Percepción DAI DAI - - SMCI SMCI A A - - C C A A - - C, A C, A - - ME, ME, DAI DAI - - DMR DMR A A - - MD MD Selección Selección y y Modelado Modelado de de las las Características Internas Características Internas de de los los Diseño Diseño del del Modelo Modelo de de Componentes Componentes Razonamiento Razonamiento y y Decisión Decisión D3D D3D - - DE, D3D DE, D3D - - DA DA DAI DAI - - DFA DFA Diseño Físico de las Diseño Físico de las Animaciones Animaciones Angélica de Antonio

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59 Nuestro Objetivo Proponer un marco metodológico para el desarrollo de EVs bajo el prisma de la IS, para mejorar una serie de parámetros de calidad del software obtenido: Caracterización de los elementos que pueden aparecen en un EVH, así como sus comportamientos. Una arquitectura genérica para EVHs. El conjunto de procesos necesarios para desarrollar EVHs, así como las tareas de que se compone cada proceso y las relaciones entre éstas. La estrategia de desarrollo que se debe seguir.  Tesis doctoral finalizada en 2001 (Mª Isabel Sánchez) Angélica de Antonio

60 Desarrollo Iterativo Procesos en Iteraciones
Iteración 1 Iteración 1 Iteración 2 Iteración 2 Iteración 3 Iteración 3 Iteración 4 Iteración 4 40% 40% A A 60% 60% 75% 75% D3D D3D 25% 25% DEM DEM 100% 100% 50% 50% DS DS 33,3% 33,3% 16,7% 16,7% 75% 75% DAI DAI 25% 25% 70% 70% ICS ICS 20% 20% 10% 10% 10% 10% 50% 50% IMP IMP 16,7% 16,7% 16,7% 16,7% 16,7% 16,7% 33,3% 33,3% V&V V&V 50% 50% 15,5% 15,5% E E 100% 100% P P 100% 100%

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62 Índice Presentación Agentes Virtuales Inteligentes
Introducción a la Realidad Virtual y los Entornos Virtuales Dispositivos de Realidad Virtual y Realidad Aumentada Desarrollo de Entornos Virtuales Agentes Virtuales Inteligentes Algunos Proyectos de la UPM Angélica de Antonio

63 Habitantes de un Entorno Virtual
AVATARES AGENTES VIRTUALES Es un agente Es más o menos inteligente Está encarnado Adopta una representación corpórea (generalmente con forma humana) (embodiment) Habita un entorno virtual: No sólo percibe observaciones de un entorno externo, sino que forma parte del mismo entorno, y debe ser capaz de desenvolverse, percibir e interactuar en él Angélica de Antonio

64 Procesamiento central
Modelo de Organismo Procesamiento central Percepción Acción

65 Procesamiento central
Modelo de Organismo Procesamiento central Percepción Acción

66 Percepción en un AVI Un AVI debe percibir y ser consciente de los objetos y seres que le rodean. Sentidos y Procesos sensoriales: captura de estímulos del entorno imágenes, sonidos, sensaciones táctiles, olores, sabores Procesos perceptivos: clasificación de las experiencias sensoriales en categorías conocidas objetos, situaciones, sonidos, voz En los seres humanos las capacidades perceptivas están limitadas Angélica de Antonio

67 Percepción en un AVI Tesis doctoral de Pilar Herrero (2003) – modelo de percepción para AVIs Conceptos tomados de un modelo de Consciencia (Awareness) en CSCW: Focus, Nimbus, Fronteras,… Adaptación para ser utilizados por un agente inteligente Adición de aspectos de percepción humana: Visual: agudeza visual, visión lateral Auditiva: agudeza auditiva, localización de fuentes Angélica de Antonio

68 Procesamiento central
Modelo de Organismo Procesamiento central Percepción Acción

69 Procesamiento Central
Razonamiento Selección de comportamientos Aprendizaje Atención Motivación Sentimientos Angélica de Antonio

70 Nuestro Modelo Arquitectura General
Tesis doctoral de Ricardo Imbert (2005) – Arquitectura Cognitiva Emocional para AVIs Angélica de Antonio

71 Creencias del AVI Angélica de Antonio

72 Tipos de Creencias Características definitorias Estados transitorios
Actitudes Modelo Interno Personalidad Emoción Angélica de Antonio

73 Arquitectura del Nivel Reactivo
Angélica de Antonio

74 Arquitectura del Nivel Deliberativo
Angélica de Antonio

75 Procesamiento central
Modelo de Organismo Procesamiento central Percepción Acción

76 Subsistema de Acción Categorías de acciones: Mecanismos de acción:
Comunicación Verbal: El lenguaje natural es una barrera Comunicación No-verbal Movimientos Interacciones con el entorno Mecanismos de acción: Síntesis/reproducción de voz Animaciones Expresiones faciales Angélica de Antonio

77 Índice Presentación Agentes Virtuales Inteligentes
Introducción a la Realidad Virtual y los Entornos Virtuales Dispositivos de Realidad Virtual y Realidad Aumentada Desarrollo de Entornos Virtuales Agentes Virtuales Inteligentes Algunos Proyectos de la UPM Angélica de Antonio

78 Algunos Proyectos de la UPM
Prvir Simu2 Vrimor Maevif Angélica de Antonio

79 PRVIR Realizado para DTN-Central Nuclear de Vandellós (1999-2000)
Sistema de Formación en Protección Radiológica Combinación de Multimedia y EVs Herramientas y lenguajes: 3D Studio, DirectX, Visual C++, MFC Angélica de Antonio

80 PRVIR Los escenarios virtuales se usan para aprendizaje de procedimientos: Entrada en zona controlada Salida de zona controlada Paso por zona de tránsito En tres pasos: Visualizar trayectoria en el escenario (vista de pájaro) Visualizar procedimiento a realizar (vídeo pregrabado) Entrenarse Angélica de Antonio

81 PrVir Angélica de Antonio

82 PRVIR En modo Entrenamiento hay un tutor inteligente (no personificado) que supervisa la actuación del estudiante Sigue la arquitectura de un Sistema Inteligente de Tutoría (SIT) Angélica de Antonio

83 Algunos Proyectos de la UPM
Prvir Simu2 Vrimor Maevif Angélica de Antonio

84 Simu2 Realizado para Tecnatom-Central Nuclear de Almaraz (2000-2002)
Sistema de Planificación de Intervenciones en Entornos Radiológicos El objetivo es encontrar la forma de realizar la operación con la menor dosis acumulada para los operarios que intervienen en ella Herramientas y lenguajes: 3D Studio, DirectX, Visual C++, MFC Angélica de Antonio

85 Simu2 El reto es proporcionar un maniquí fácilmente manipulable por un usuario no informático Se proporciona un conjunto de animaciones predefinidas Se van registrando las órdenes del diseñador y se calcula la dosis recibida por el operario Angélica de Antonio

86 Simu2 Angélica de Antonio

87 Algunos Proyectos de la UPM
Prvir Simu2 Vrimor Maevif Angélica de Antonio

88 Vrimor Proyecto subvencionado por la UE (2001-2003)
Objetivos similares a los de Simu2 Exploración de nuevos tipos de interfaz: Sistema de reconocimiento de voz Ratón 3D (space mouse) Gafas estereoscópicas Captura del escenario con escáner láser Angélica de Antonio

89 Componentes del Sistema
Escáner Laser HePSI Entorno Geométrico- Radiológico (VRML) Trayectorias VISIPLAN Información Radiológica Angélica de Antonio

90 Terminología Planificar una Operación es decidir:
Qué operarios intervienen Qué subtareas realizará cada operario En qué momento se inicia cada subtarea y cuánto dura Es como definir el guión de una obra de teatro Se va dando órdenes a los operarios virtuales y ellos obedecen El sistema va registrando las decisiones tomadas Simular una Operación es: Hacer que los operarios virtuales ejecuten las subtareas planificadas dentro del escenario Observar si el comportamiento es el deseado Es como ver la obra de teatro Se puede intercalar la planificación con la simulación Angélica de Antonio

91 Diseño de Subtareas Las órdenes a los operarios se pueden dar:
Usando el ratón Por voz, usando el micrófono Se elige el tipo de subtarea y se concreta cómo realizarla (parametrización) Angélica de Antonio

92 Tipos de Subtareas De Movimiento De Vestuario
De Interacción con Objetos Angélica de Antonio

93 Vrimor

94

95 Algunos Proyectos de la UPM
Prvir Simu2 Vrimor Maevif Angélica de Antonio

96 Proyecto MAEVIF Modelo para la Aplicación de Entornos Virtuales Inteligentes a la Formación Subvencionado por el MCYT Angélica de Antonio

97 Entornos Virtuales Inteligentes para Entrenamiento (EVIEs)
Combinación de: Un Entorno Virtual Un Sistema Inteligente de Tutoría Una opción prometedora para actividades educativas, especialmente cuando la educación tradicional puede ser costosa, peligrosa o imposible de realizar. Angélica de Antonio

98 Nuestra aproximación Una arquitectura abierta y flexible que permita:
Fácil integración de componentes y subsistemas nuevos Fácil mantenibilidad Basada en Agentes Software Una plataforma que incorpore un conjunto de componentes (agentes) adaptables y configurables Una herramienta de autor que permita añadir los contenidos de un curso fácilmente Angélica de Antonio

99 Esquema Global Angélica de Antonio Autor Herramienta
de Autoría EVIEs Motor de Ejecución Estudiante Modelo de los Estudiantes Angélica de Antonio

100 Características de un EVIE
Entorno virtual 3D Para el entrenamiento en procedimientos en equipo Estudiante representado con un avatar Varios estudiantes conectados simultáneamente Una simulación subyacente del entorno real modelado Actuar sobre los objetos del entorno virtual tiene efectos sobre la simulación El estado de la simulación se refleja automáticamente en el entorno virtual Cada estudiante debe aprender cómo actuar colaborativamente sobre el entorno para conseguir ciertos objetivos Angélica de Antonio

101 Tipos de conocimiento a aprender
Estructura estática del entorno (objetos, sub-entornos, conexiones entre sub-entornos) Ejecución de procedimientos compuestos de pasos para conseguir ciertas metas: Ir a un cierto lugar Hacer un cierto movimiento Interactuar de alguna forma con un objeto/agente del entorno… Funcionamiento del sistema simulado: Interpretar el estado del entorno (un indicador rojo indica que la presión del agua es demasiado alta) Anticipar el efecto que provocará sobre el sistema una acción en el entorno (si abro la válvula de desagüe, la presión disminuirá) Angélica de Antonio

102 AVIs en un EVIF AVIs que jueguen papeles específicos dentro del entorno (ej. recepcionista) AVI que actúa como Tutor y Supervisor del estudiante: Desempeñar cualquier papel en el procedimiento a aprender Explicar lo que hace o hay que hacer, y por qué Contestar a preguntas del estudiante: ¿Qué debo hacer ahora? ¿Por qué? ¿Qué ocurriría si hiciese esto? Observar el comportamiento del estudiante durante su proceso de aprendizaje (seguir al estudiante a través del entorno, y mirarlo) Indicar los errores cometidos por el estudiante (según el grado de control) Dar pistas Angélica de Antonio

103 Retos en el Diseño del Motor de Ejecución
Arquitectural: Arquitectura clásica de un SIT M.Estudiante M.Experto M.Tutoría M.Comunicación Nuevos retos: Multi-estudiante: entrenamiento de equipos Arquitectura basada en agentes co-operativos Basada en Realidad Virtual, posiblemente muy inmersivo (HMD, guante, reconocimiento de voz) Estudiante Angélica de Antonio

104 Arquitectura MAEVIF Angélica de Antonio

105 Graphics and Interaction Subsystem (GIS)
Una instancia para cada estudiante Visión en primera persona Válido para cualquier combinación lógica de dispositivos de interacción Angélica de Antonio

106 Avatar Reutilizable Modelo 3D predefinido
Librerías para el control del comportamiento del avatar por parte del usuario o del agente Conjunto predefinido y configurable de animaciones (andar, agacharse, levantarse, inclinarse, coger un objeto, pulsar un botón…) Angélica de Antonio

107

108 Tecnologías Utilizadas
Desarrollo de los agentes: Metodología GAIA Plataforma JADE Java Desarrollo del entorno virtual y los avatares: 3DStudio OpenGL Visual C++ Distribución y comunicación entre procesos: Corba Entorno multi-usuario: Microsoft Direct Play Sonidos: Microsoft Direct Sound Dispositivos: Microsoft Direct Input Virtual Hand HMD Reconocimiento de voz: IBM Via Voice Angélica de Antonio

109 El Futuro de los EV Dispositivos portables (wearable)
Acceso a aplicaciones software en cualquier lugar y en cualquier momento Los agentes adquieren una presencia virtual cuando es necesario, posiblemente en una realidad aumentada Los usuarios interactúan con los agentes como lo harían con otros humanos Angélica de Antonio

110 El Futuro de los EV Un mundo paralelo de agentes móviles trabajando constantemente para nosotros, comunicándose y cooperando entre ellos para satisfacer nuestras necesidades Tesis doctoral de Pedro Pérez – Arquitectura mixta de agentes móviles y agentes virtuales como representantes del usuario de Entornos Virtuales Angélica de Antonio

111 Conclusiones Área muy prometedora Todavía mucho trabajo por hacer…
Angélica de Antonio