3D-s játékokkal az izomsorvadás ellen – FLL2019

A Fazekas RoboTeam idén is indult a First Lego League versenyen, aminél a kutatási projektre megkapta a II. helyezést és a legjobb előadásmód különdíjat. Idén egy hosszabb űrutazásnál felmerülő problémákra kellett megoldásokat keresni.

Problémák…

A Nemzetközi Űrállomás kutatói tesztelik, hogyan viselkednek a növényi és állati szervezetek mikrogravitációban. Hamar kiderült, hogy a hosszabb ideig fent tartózkodó emberek visszatérésük után alig tudnak lábra állni. Drew Feustel 197 napot töltött az űrben, és amikor hazaért, újra meg kellett tanulnia járni.

Ennek az az oka, hogy az űrben nem kell  tartaniuk a saját súlyukat és bármilyen mozgáshoz szinte semennyi erőt sem kell kifejteniük.
Ma már speciális gépekkel edzenek az űrben, hogy pótolják a földi erőkifejtést, azonban egy hosszabb űrutazás során ez unalmassá és monotonná válik.

Mi egy olyan megoldást kerestünk, amivel szórakozva edzhetnek űrhajósaink utazásuk során.

És mi is lehetne szórakoztatóbb, mint egy játék? Űrhajósaink egy virtuális valóság beli játékot játszanának egy szenzorokkal és motorokkal felszerelt speciális ruhát viselve. A szenzorok érzékelik az aktuális testhelyzetüket és a játékban úgy mozgatják a karaktert, mint ahogyan a játékos való életben mozog. A motorokat a megfelelő mértékű ellenállás biztosítására használnák, hogy az űrhajósnak a földi körülményekhez hasonló erőkifejtést kelljen végezniük és ezzel megállítsuk az asztronauták izomsorvadását. Ha a motorok helyett generátorokat használnánk, és valamilyen váltórendszerrel meg tudnánk oldani, hogy változtatható forgatónyomatékot kelljen kifejteni az egyes mozdulatoknál, akkor a motorok áramellátásával se lenne gondunk és a keletkező energiát hasznosíthatjuk egyéb célokra.

Viselnének még egy virtuális valóság-szemüveget is, amely segítségével 3D-ben láthatnák a virtuális világot és a ruha segítségével valós (vagy annak tűnő) interakcióba léphetnének vele.

Az ötletünk kidolgozásával kapcsolatban megerősítéssel szolgáltak az online felmérésünkből származó eredmények. Egy kérdőívben megkérdeztünk, hogy ha egy hosszabb űrutazásban vennének részt, milyen tevékenységet űznének  szórakozórakozásképpen. A kitöltők nagy része valamilyen VR játékot választott.

Az Űrlapot megosztásakor segítségünkre volt egy twitch, valamint youtube tartalomgyártó, Sirius aki megosztotta twitter oldalán a kérdőívet, ezzel segítve munkánkat. Nélküle valószínűleg nem töltötték volna ki ennyien.

Ha egy bizonyos játékot sokáig játszunk, egy idő után monotonná válik és így nem használnánk eleget, ahhoz, hogy megelőzzük az izomsorvadást. Ezért azt gondoltuk, hogy az űrbe egy olyan játékot kell majd vinnünk, ami tanul a játékosoktól, figyeli az igényeiket és mindig új célokat állít eléjük. A program visszajelzést kaphat az űrhajós értékeléseiből, valamint pulzusából és más testi jeleiből.

Erre az absztrakt feladatra azonban egy hagyományos program nem lenne képes, ezért utánoznunk kell a természetet és evolúciós módszerekkel, gépi tanulással kell véghez vinnünk a feladatot. Hétköznapi életünkben erre példa a Google hirdetések, ami böngészési adatok, keresési előzmények alapján ajánlja fel számunkra a minket legjobban érdeklő reklámokat, valamint az Apple Siri alkalmazása, ami digitális személyi asszisztensünkként lapul a zsebünkben.

Projektünket először Pintér Gézának, fizikatanárunknak mutattuk meg, majd megkerestük a szakma több kiemelkedő szakértőjét is, akik innovatívnak tartották ötletünket és szerintük az űrutazók szívesen játszanának VR játékokkal, és a játékok irányítására szolgáló ruha segítségével valóban megelőzhető az izmok elsorvadása. Kömlődi Ferenc véleménye szerint, a ruha kifejlesztése könnyen megvalósítható a mai technológia színvonalával, hiszen ehhez hasonló ruhákat már a Földön is használnak gyógyászati és katonai célokra, csak ott éppen az a cél, hogy kevesebb teher nyomja az ember lábait.

Meskó Bertalan szerint, ugyan az asztronauták már manapság is mindennap végeznek testedzést, de egy hosszabb űrutazás során még ők is veszthetnek belső motivációjukból, és hosszabb távon civil űrutazóknak is hasznos lenne egy ilyen szórakoztató edzésmód. Szakértőinket internetes kereséssel választottuk ki, és 2-vel telefonon 1-el pedig személyesen is sikerült beszélnünk. A versenyen ott volt az első magyar űrhajós, Farkas Bertalan, aki elmondta élményeit a fent töltött napokról. Nagyon intenzív kommunikációt tartott szeretteivel és a központtal, valamint minden nap kellett edzeniük, ami elég nehéz volt a csípőjükhöz rögzített szíjakkal.

Elkészítettük a virtuális valóság ruha működő modelljét legóból és írtunk hozzá egy  játékot, amiben célba kell lőni a 3D-ben random elhelyezett objektumokra. A játékot weboldalunkon publikáltuk. Az űrbe persze ennél komplexebb, változatosabb játékokat tervezünk,  főleg kalandjátékokat, ezért is kezdtünk el kutakodni a mesterséges intelligenciával kapcsolatban. Megismertük a gépi tanulás több típusát és időközben arra jöttünk rá, hogy egy rendszer minél inkább hasonlít a természetre, annál hatékonyabb. Megvalósítottunk egy MIT-s kutatásban leírt algoritmust és készítettünk egy alkalmazást, amivel különböző játékokat tud megtanulni játszani a gép.

Játék generálásához viszont össze kellene gyűjteni egy óriási adatbázist lehetséges funkciókról, játékelemekről, játékok ezreit kellene betáplálni a gépbe, amihez elkezdtük az adatgyűjtést és közösségi média-platformokon terjesztjük a kérdőíveket.

Ezzel elérhetjük azt a célt, hogy az asztronauták visszajelzéseit figyelembe véve olyan játékot biztosít számukra, amely elég motivációt nyújt, ahhoz, hogy kellő időt töltsenek a játékkal és így erősítsék izmaikat.

VR the Fazekas RoboTeam

A modell és a játék működéséről és elkészítéséről nemsokára megjelenik egy cikkünk, amiben elkalauzolunk a VR alkalmazásfejlesztés világába, és egy másik is, amiben megtanítjuk, hogy hogyan lehet Javaban legórobotra alkalmazást fejleszteni.

Jöhet a Java?