СПОСОБ ОЦЕНКИ КОГНИТИВНО-ПОВЕДЕНЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ ИСПЫТУЕМОГО ПОСРЕДСТВОМ ТЕХНОЛОГИЙ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ
METHOD FOR ASSESSING COGNITIVE AND BEHAVIORAL FUNCTIONS OF A SUBJECT USING VIRTUAL REALITY TECHNOLOGIES

Изобретение относится к способам развития личностных качеств человека и когнитивно-поведенческих функций организма посредством технологии виртуальной реальности [A61B 5/00, G06Q 10/10].
Из уровня известна СИСТЕМА ОЦЕНКИ КОГНИТИВНЫХ ФУНКЦИЙ И МЕТОДИКА ОЦЕНКИ КОГНИТИВНЫХ ФУНКЦИЙ [KR 20220062197 A 06.11.2020]. Система оценки когнитивных функций в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения предоставляет субъекту программу когнитивной оценки, реализованную во множестве типов игр, и предоставляет субъекту визуальную и слуховую информацию, когда субъект выполняет игру с конкретным событием. Система включает модуль управления для предоставления, получения данных обратной связи от субъекта и модуль управления для хранения данных обратной связи и вычисления индекса когнитивной функции субъекта на основе данных обратной связи. Система оценки включают время реакции и процент правильных ответов, индекс когнитивной функции рассчитывают, как значение, полученное путем статистического анализа среднего значения и дисперсии по меньшей мере одного из времени реакции и процента правильных ответов.
Недостатком аналога является низкая точность оценки когнитивных функций из-за того, что на испытуемого воздействуют только посредством визуальной и слуховой информации. При этом на данном этапе развития уровня техники существуют технические средства позволяющие осуществить более глубокое погружение испытуемого в интерактивную среду, максимально приближенную к реальным условиям, в качестве таких средств выступают, например устройства дополненной и виртуальной реальности.
Наиболее близким по технической сущности является СПОСОБ АНАЛИЗА ПОВЕДЕНИЯ ИСПЫТУЕМОГО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ЕГО ПСИХОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПОСРЕДСТВОМ ТЕХНОЛОГИЙ ВИРТУАЛЬНОЙ РЕАЛЬНОСТИ [RU 2766391, опубл. 15.03.2022 г.] Способ анализа поведения испытуемого для выявления его психологических особенностей посредством технологий виртуальной реальности характеризующийся тем, что первоначально на испытуемого надевают датчики контроля физиологических параметров, а также устройство для виртуальной реальности и наушники, на которые, с устройства управления, посредством управляющих команд, передают электрические сигналы, содержащие интерактивный аудиовизуальный контент, моделирующий стрессовую ситуацию, одновременно с этим, данные о реакции испытуемого и данные с датчиков передают в виде электрических сигналов, на устройство визуализации, далее в процессе диагностики динамически меняют содержание аудиовизуального контента, путем создания новых интерактивных элементов содержащих аудиовизуальный контент, с последующим их преобразованием в виде электрического сигнала и передачи посредством управляющих команд с элемента управления через устройство управления на устройство для виртуальной реальности и наушники, модифицируя тем самым условия стрессовой ситуации в зависимости от результатов измерений датчиков контроля физиологических параметров и реакции испытуемого путем использования базы данных приложений для моделирования различных ситуаций для диагностики личностных качеств, представляющих собой интерактивную среду, выполненную с возможностью взаимодействия с виртуальными элементами и сопровождения взаимодействий аудиовизуальными эффектами, приложения с базой данных интерактивных элементов, выполненного с возможностью встраивания любого элемента в запущенное приложение для моделирования различных ситуаций, с возможностью создания интерактивных элементов и последующей интеграции в запущенное приложение для моделирования различных ситуаций, с обеспечением в любой момент времени профильным специалистам доступа ко всей совокупности интерактивных элементов из приложения с базой данных интерактивных элементов вне зависимости от изначально запущенного приложения, модулирующего стрессовую ситуацию, и автоматического анализа в устройстве управления в режиме реального времени данных с датчиков, а также на основе анализа выдачи профильным специалистам рекомендаций о корректировке условий стрессовой ситуации.
Основной технической проблемой аналога и прототипа является низкая точность оценки развития требуемых когнитивно-поведенческих функций у испытуемого из-за того, что моделирование стрессовой ситуации с фиксацией значений датчиков физиологических параметров происходит однократно, а анализ поведения испытуемого реализован экспертным путем.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки развития требуемых когнитивно-поведенческих функций у испытуемого.
Указанный технический результат достигается за счет того, что способ оценки когнитивно-поведенческих функций испытуемого посредством технологий виртуальной реальности, характеризующийся тем, что на первоначальном этапе на испытуемого надевают датчики контроля физиологических параметров, а также устройство для виртуальной реальности, наушники, на которые с устройства управления посредством управляющих команд передают электрические сигналы, содержащие интерактивный аудиовизуальный контент, моделирующий ситуацию, путем использования базы данных приложений для моделирования ситуаций для оценки когнитивно-поведенческих функций, представляющих собой интерактивную среду, выполненную с возможностью взаимодействия с виртуальными элементами и сопровождения взаимодействий аудиовизуальными эффектами, одновременно с этим, данные о реакции испытуемого и данные с датчиков передают в виде электрических сигналов, на устройство визуализации, отличающийся тем, что на испытуемого также надевают VR-перчатки и датчики пространственного положения частей тела, после завершения моделирования ситуации данные измерений пространственного положения частей тела и физиологических параметров испытуемого передают в базу данных результатов анализа поведения испытуемого, выполненную с возможностью хранения указанных измерений, расчета приращений значений указанных измерений при неоднократном моделировании ситуации испытуемым и их передачи на аппаратнореализованное устройство сравнения, выполненное в виде совокупности пороговых устройств, входы которых соединены с базой данных результатов анализа поведения испытуемого, а выходы объединены элементом «И», при этом выход устройства сравнения соединяют с устройством визуализации, при этом путем выбора конечной совокупности пороговых устройств и задания каждому пороговому устройству порогового значения, характеризующего требуемое развития тренируемой функции или личностного качества испытуемого, осуществляют настройку устройства сравнения, выполненного с возможностью сравнения результатов вышеуказанных измерений с эталонными значениями и вывода информации с оценкой развития требуемых когнитивно-поведенческих функций у испытуемого.
В частности, электрические сигналы управляющих команд передают посредством кабеля.
В частности, электрические сигналы управляющих команд передают посредством беспроводной сети связи».
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан схематичный вид устройства для реализации способа оценки и развития когнитивно-поведенческих функций испытуемого посредством технологий виртуальной реальности.
На фиг. показано: 1 - устройство виртуальной реальности; 2 - наушники; 3 - устройство управления; 4 - устройство визуализации; 5 - элемент управления; 6 - датчик, 7 – VR-перчатки.
Осуществление изобретения
Устройство для реализации способа оценки когнитивно-поведенческих функций испытуемого посредством технологий виртуальной реальности включает в себя устройство виртуальной реальности, 1 в качестве которого могут выступать очки виртуальной реальности или шлем виртуальной реальности; наушники 2 закрытого типа, VR-перчатки 7 и устройство управления 3. При этом устройство управления 3 выполнено с возможностью обмена данными с устройством виртуальной реальности 1, наушниками 2 и VR-перчатками 7. В вариантах реализации обмен данными может быть реализован посредством кабеля или посредством беспроводных технологий (например, Wi-Fi).
Дополнительно устройство для реализации способа оценки когнитивно-поведенческих функций испытуемого посредством технологий виртуальной реальности включает в себя набор различных датчиков 6 измерения пространственного положения частей тела и физиологических параметров человека (например, датчики измерения пульса и сердцебиения, датчики движения ног, рук и т.д.), которые соединены с устройством управления 3 и выполнены с возможностью отображать параметры измерения датчиков через устройство визуализации 4 в режиме реального времени.
В качестве устройства управления 3 может использоваться персональный или специализированный компьютер с заранее предустановленным программным обеспечением, включающим в себя:
- базу данных приложений для моделирования различных ситуаций для анализа поведения испытуемого, представляющих из себя совокупность заранее подготовленных профильными специалистами интерактивных сред, выполненных с возможностью взаимодействия с виртуальными элементами и сопровождением взаимодействий аудиовизуальными эффектами.
- базу данных результатов анализа поведения испытуемого, включающую в себя данные, полученные с набора датчиков 6 измерения пространственного положения частей тела и физиологических параметров человека для каждой ситуации реализованной в устройстве для испытуемого; также база данных результатов анализа поведения испытуемого включает в себя арифметическое устройство, выполненное с возможностью расчета приращений значений параметров пространственного положения частей тела и физиологических параметров человека, для каждой ситуации, реализованной в устройстве, путем сравнения ключевых параметров между собой для одного сценария, реализованного одним испытуемым;
- периферийную программу для синхронизации работы устройства управления 3, устройства виртуальной реальности 1 VR-перчаток 7 и наушников 2;
- устройство визуализации 4, для отображения информации транслируемой в устройство виртуальной реальности 1 и отображения информации с устройства сравнения;
- элемента управления 5, выполненного с возможностью запуска и досрочного окончания сценария реализованного, посредством приложения.
Также вышеописанное устройство включает в себя аппаратно реализованное устройство сравнения, выполненное в виде совокупности пороговых устройств, входы которых соединены с базой данных результатов анализа поведения испытуемого, а выходы объединены элементом «И». Устройство сравнения выполнено с возможностью сравнения результатов измерения пространственного положения частей тела и физиологических параметров человека с эталонными значениями параметров пространственного положения частей тела и физиологических параметров человека для каждой ситуации, реализованной в устройстве; при этом выход устройства сравнения соединен с устройством визуализации.
Способ оценки когнитивно-поведенческих функций испытуемого посредством технологий виртуальной реальности характеризующийся тем, что перед проведением испытания или серии испытаний профильные специалисты выбирают сценарий из базы данных приложений для моделирования различных ситуаций в соответствии с тем какую когнитивно-поведенческую функцию или личностное качество необходимо развить у испытуемого. Далее профильные специалисты настраивают пороговые устройства в устройстве сравнения под конкретный сценарий. Настройку осуществляют путем выбора конечной совокупности пороговых устройств (которые буду характеризовать количество ключевых параметров испытания) и задания каждому пороговому устройству - порогового значения, характеризующего требуемое развития тренируемой функции или качества испытуемого. Входы пороговых устройств подключают к выходам базы данных результатов анализа поведения испытуемого; выходы пороговых устройств подключают к входу логического элемента «И» - для обеспечения соблюдения выполнения всех условий для развития тренируемой функции или качества испытуемого. Далее, на испытуемого надевают устройство виртуальной реальности 1, наушники 2, VR-перчатки 7 и присоединяют к нему набор датчиков 6. Далее на устройстве управления 3 запускают приложение из базы данных приложений для моделирования различных ситуации для анализа поведения испытуемого, далее через периферийную программу посредством управляющих команд в виде электрических сигналов передают синхронизированный интерактивный аудиовизуальный контент на устройство виртуальной реальности 1 и наушники 2. Таким образом, испытуемый через устройство виртуальной реальности 1 воспринимает аудиовизуальный контент, в виде трехмерной графики, ее анимации и звукового сопровождения. Далее в зависимости от того, какое приложение из базы данных для моделирования различных ситуации для анализа поведения испытуемого было запущено моделируется определенная уникальная ситуация, направленная на развитие конкретных личностных качеств испытуемого или когнитивно-поведенческих функций организма испытуемого, в качестве которых могут выступать: тренировки по развитию стрессоустойчивости, лидерства, ораторского мастерства моторики, быстроты реакции, скорости принятия решений, навыков памяти, концентрации, внимания, вариативного, критического, креативного и пространственного мышления, словесно-образного воображения и т.д. Далее, через устройство управления 3, испытуемому подают команду на начало реагирования на уникальную ситуацию. В вариантах реализации данная команда может подаваться автоматически и быть запрограммирована в приложении для диагностики личностных качеств. Также элементом аудио сопровождения в процессе тренировки могут выступать конкретные указания и инструкции прохождения испытания и решения задач. Далее испытуемый на свое усмотрение принимает решения и совершает действия с интерактивными виртуальными объектами в зависимости от смоделированной ситуации посредством изменения пространственного положения своего тела и VR-перчаток 7. В одно время с этим, на устройстве визуализации 4 отображается информация, транслируемая в устройство виртуальной реальности 1. В одно время с этим, датчиками 6 в реальном времени фиксируют пространственное положение частей тела и физиологические параметры испытуемого и также отображают на устройстве визуализации 4. Динамика изменения пространственного положения частей тела и физиологических параметров испытуемого также фиксируется в виде конечного набора числовых значений и заносится в базу данных результатов анализа поведения испытуемого. Таким образом в рамках одной сессии запуска приложения формируются однозначные зависимости пространственного положения частей тела и физиологических параметров испытуемого от моментов времени. Также дополнительно, анализ отображаемой информации и показателей датчиков 6 в реальном масштабе времени осуществляют профильные специалисты, которые могут в любой момент остановить диагностику анализа поведения испытуемого.
Таким образом, на начальном этапе, процесс диагностики анализа поведения испытуемого включает в себя прохождение испытуемым конкретного сценария загруженного из базы данных приложений, и формирования результатов анализа поведения испытуемого в конкретном сценарии, в виде однозначных зависимостей пространственного положения частей тела и физиологических параметров испытуемого от моментов времени проведенном испытуемым в рамках конкретного сценария. В конце этапа, полученные зависимости, соответствующие ключевым параметрам испытания, подают в устройство сравнения на пороговые устройства, и при достижении требуемых значений параметров из полученной зависимости относительно эталонных значений формируются управляющие сигналы в виде логической «1» (при не достижении требуемых значений параметров формируются, соответственно, управляющие сигналы в виде «0»). Далее данные с пороговых устройств передаются на решатель, охарактеризованный на функциональном уровне логическим элементом «И», на выходе которого формируется точная оценка развития требуемых когнитивно-поведенческих функций у испытуемого, а именно логическая «1» на выходе решателя соответствует наличию требуемых когнитивно-поведенческих функций испытуемого в рамках данного сценария, «0» - их отсутствие, Далее, информация с решателя передается на устройство визуализации 4.
В случае, если требуемый параметр не превышает порогового значения, реализуются последующие этапы в ходе которых, повторяется вышеописанная процедура, на устройстве управления 3 запускают тоже самое приложение из базы данных приложений, передают синхронизированный интерактивный аудиовизуальный контент на устройство виртуальной реальности 1 и наушники 2, испытуемый через устройство виртуальной реальности 1 воспринимает аудиовизуальный контент, в виде трехмерной графики, ее анимации и звукового сопровождения, моделируется аналогичная ситуация, испытуемый на свое усмотрение принимает решения и совершает действия с интерактивными виртуальными объектами в зависимости от смоделированной ситуации посредством VR-перчаток 7, датчиками 6 в реальном времени фиксируют пространственное положение частей тела и физиологические параметры испытуемого, динамика изменения пространственного положения частей тела и физиологических параметров испытуемого фиксируется в виде конечного набора числовых значений и заносится в базу данных результатов анализа поведения испытуемого, после окончания очередного этапа арифметическое устройство, рассчитывает приращения ключевых значений параметров пространственного положения частей тела и физиологических параметров человека по сравнению с предыдущим этапом а также осуществляет сравнение вышеуказанных параметров с эталонными значениями, заложенными в устройстве сравнения. При достижении на определенном этапе заявленного способа эталонных значений, указанных в пороговом устройстве, на устройство визуализации 4 передают управляющую команду о завершении реализации заявленного способа для данного испытуемого в рамках данного приложения (сценария). Таким образом развитие когнитивно-поведенческих функций испытуемого для данного сценария считается завершенным.
Технический результат изобретения повышение точности оценки развития требуемых когнитивно-поведенческих функций у испытуемого достигается за счет того, что в ходе анализа поведения испытуемого в рамках одного приложения (сценария), формируют конченое число измерений пространственного положения частей тела и физиологических параметров человека, которые передают на устройство сравнения, которое в зависимости от того превышают полученные характеристики пороговое значение или нет точно оценивает достигнуты требуемые когнитивно-поведенческих функций испытуемого или нет. В таком случае, существенно снижается субъективная роль человека в оценке когнитивно-поведенческих функций испытуемого. Кроме того, использования средств виртуальной реальности (в том числе VR-перчаток 7) в рамках заявленного способа существенно повышает достоверность полученной оценки, благодаря возможности моделирования условий, максимально близких к реальным.
Также в качестве дополнительных преимуществ заявленного способа можно отнести то, что на протяжении всех этапов заявленного способа, происходит контроль прогрессии испытуемого в рамках уникального сценария, благодаря возможности отображения приращений зависимостей пространственного положения частей тела и физиологических параметров испытуемого в рамках каждого из этапов.
Заявителем в 2022 году был реализован заявленный способ. В ходе реализации заявленного способа подтвердился технический результата изобретения. Точность оценки развития требуемых когнитивно-поведенческих функций у испытуемых по сравнению с методом экспертных оценок повысилась на 40%.
Пример реализации заявленного способа.
Испытуемый прибывает на процедуру развития когнитивно-поведенческих функций, а именно развития навыка быстроты и правильности решения точных арифметических задач в стрессовой ситуации, при сильном акустическом воздействии (для того, чтобы, впоследствии устроиться на военную службу по узкоспециализированному профилю). Первоначально испытуемый проходит первичную оценку по пригодности и подписывает добровольное соглашение на проведение процедуры. Далее испытуемый одевает устройство виртуальной реальности 1, наушники 2 и VR-перчатки 7, датчик положения в пространстве и датчик пульса, и от профильных специалистов через устройство управления 3 подается команда о начале испытания. После чего на устройстве управления 3 запускают приложение из базы данных приложений и испытуемому начинает поставляться интерактивный аудиовизуальный контент. Интерактивный аудиовизуальный контент моделирует ситуацию, когда нужно выполнить простейшую арифметическую операцию по складыванию двухзначных чисел при воздействии аудио сопровождения высокой интенсивности характерной для боевых действий. В таком случае, в наушниках 2 испытуемого звучат громкие звуки взрывов, криков и выстрелов. Перед испытуемым размещен виртуальный объект в виде стола, на котором написана арифметическая задача «58 минус 13», также перед испытуемым по периметру комнаты размещены 10 виртуальных объектов в виде листов бумаги с отображением вариантов правильных ответов. В условиях сильного акустического воздействия испытуемый должен подойти к листу бумаги с правильным ответом и указать на него пальцем при помощи VR-перчатки 7, после чего сценарий считается завершенным. Также сценарий считается завершенным по истечении двух минут с его начала. При этом каждому листу с вариантом ответа присвоена условная виртуальная координата от 1 до 10 (правильный ответ лист с координатой «8», виртуальная координата «0» - соответствует случаю если пользователь не смог дойти ни до одного листа с вариантом по истечении двух минут). Ключевыми параметрами для испытания, определенные профильными специалистами являются пространственное положение испытуемого на момент использования VR-перчатки и его физиологический параметр - пульс. В пороговом устройстве заложены эталонные значения в виде координат листа бумаги с правильным ответом и частоты пульса в 100 ударов в минуту. Таким образом, первое пороговое устройство настроено так, чтобы сформировать на выходе логическую «1» только при наличии на входе хотя бы одного значения «8»; второе пороговое устройство настроено так, чтобы сформировать на выходе логическую «1» только при наличии на входе всех значения за отведенное время значений меньше 100.
При первой попытке испытуемый за отведенное время под воздействием сильных акустических шумов не смог подойти к виртуальному столу с арифметической задачей. На первое пороговое устройство пришло значение «0» что не соответствует правильной координате с верным ответом, на второе пороговое устройство пришло значение «130», что также не соответствует пороговому значению. На выходе логического «И» сформировался «0», что соответствует отсутствию требуемых когнитивно-поведенческих функций испытуемого в рамках данного сценария, о чем отобразилась соответствующая надпись на устройстве визуализации.
При второй попытке испытуемый смог подойти к виртуальному столу, прочитать задачу и, при этом указал неправильный ответ. На первое пороговое устройство пришло значение «3» что не соответствует правильной координате с верным ответом, на второе пороговое устройство пришло значение «125», что также не соответствует пороговому значению. На выходе логического «И» сформировался «0», что соответствует отсутствию требуемых когнитивно-поведенческих функций испытуемого в рамках данного сценария. При этом, благодаря арифметическому устройству на устройстве визуализации была показана положительная динамика по уменьшению пульса, что позволило профильным специалистам сделать вывод о необходимости продолжения дальнейших испытаний ввиду наличия потенциала у испытуемого.
При шестой попытке испытуемый смог подойти к виртуальному столу, прочитать задачу и, при этом указал правильный ответ. На первое пороговое устройство пришло значение «8» что соответствует правильной координате с верным ответом, на второе пороговое устройство пришло значение «95», что соответствует пороговому значению. На выходе логического «И» сформировалась «1», что соответствует наличию требуемых когнитивно-поведенческих функций испытуемого в рамках данного сценария.
Таким образом, на каждом из шести попыток испытуемого, заявленное решение позволило дать точную оценку развития требуемых когнитивно-поведенческих функций, а именно при первых пяти попытках дать однозначную оценку о несоответствии когнитивно-поведенческих функций требуемым, на шестой попытке - попытках дать однозначную оценку о соответствии когнитивно-поведенческих функций требуемым. Данная оценка была подтверждена после прохождения испытуемым схожих испытаний впоследствии, с первого раза. Помимо этого, заявленный способ поспособствовал развитию требуемых когнитивно-поведенческих функций испытуемого за шесть сеансов.
Также в рамках реализации заявленного способа было обеспечена возможность ознакомления как испытуемого, так и профильными специалистами с отчетами о его тренировках на устройстве визуализации 4.
По аналогии, с вышеописанным примером, могут быть реализованы тренировки (с возможностью точной оценки) стрессоустойчивости, лидерства, ораторского мастерства моторики, быстроты реакции, скорости принятия решений, навыков памяти, концентрации, внимания, вариативного, критического, креативного и пространственного мышления, словесно-образного воображения и т.д.