想象你生活在东南亚雨林,是一种眼睛巨大、外形酷似电影《小魔怪》中Gizmo的小型灵长类动物。你就是眼镜猴——这种夜行动物凭借巨大的双眼获得超凡的视觉敏感度,从而赢得捕猎优势。全新的虚拟现实(VR)软件Tarsier Goggles模拟了眼镜猴的视觉系统,通过VR成像技术直观呈现这种动物超大眼球的适应性优势。
Tarsier Goggles 由达特茅斯学院的学生 Samuel Gochman '18 和该校研究灵长类动物感官系统进化的 Charles Hansen 人类学教授 Nathaniel J. Dominy 共同开发,并与达特茅斯应用学习与创新(DALI)实验室合作完成。该实验室致力于学生主导的技术设计与构建。
Gochman 向 DALI 实验室提出了一个核心问题:如何通过体验眼镜猴独特的视觉适应能力来改变人类对世界的感知。通过迭代开发流程,DALI 团队探索了多种设计方案。最终,Gochman 与团队确定虚拟现实体验是最佳方案,因其兼具沉浸式特性与课堂教学实用性。
这款开源软件 Tarsier Goggles 包含三个虚拟学习环境——"矩阵"、"迷宫"和"婆罗洲雨林",模拟眼镜猴在视觉敏锐度、色觉和亮度感知方面与人类的差异。婆罗洲眼镜猴患有原色盲(红绿色盲的一种)。在虚拟婆罗洲雨林中,用户可在森林中穿梭,在树木间跳跃攀爬。该项目作者描述其为"在人类视觉条件下近乎不可见的黑暗迷宫空间,却能以眼镜猴视角畅行无阻,充分展现眼镜猴视觉敏感性的进化优势"。
作为共同作者之一的 Dominy 指出:"美国大多数九至十年级学生虽学习光学与自然选择理论,但这两个主题通常被割裂教学。眼镜猴恰恰是融合这两大概念的理想载体。必须理解光学原理,才能阐释为何自然选择会青睐如此微小掠食者演化出巨型眼睛。"
Gochman 在达特茅斯主攻生物人类学与人本设计,本项目是其研究兴趣的实际应用。作为研究第一作者,他表示:"我意识到多数学生学习自然选择仅通过图表、幻灯片和模型。VR技术能沉浸式解析眼镜猴视觉特性的进化成因。Tarsier Goggles 正是融合物理、感知科学与生物学的实践性科教工具。"
在研究过程中,Gochman 于达特茅斯校内两场活动演示该设备:人类学学会会议及佛蒙特州奎奇自然科学研究中心的六年级课堂。他还在新罕布什尔州梅里登市的金博尔联合学院向高中生展示技术——科学课与人类学课学生先观看眼镜猴觅食行为短片,随后每人体验五分钟VR设备。学生最终完成含开放式问题的简短后测问卷,构成Gochman对VR工具正式评估的重要环节。
金博尔联合学院人类学与世界史教师、论文合著者 Marilyn Morano Lord '95, MALS '97 强调:"Tarsier Goggles 项目为学生提供无可替代的沉浸式学习体验,这是任何其他媒介无法实现的。"
该软件基于Unity3D引擎开发,采用SteamVR支持HTC VivePro设备,使用C#编程。虚拟现实工具包(VRTK)实现传送等核心功能,大量视觉效果依托Unity内置后处理堆栈完成,模型资产通过Maya构建。DALI团队基于协作式人本设计理念,完整自主开发所有视觉资源与程序代码。
Tarsier Goggles 证明了虚拟现实赋能科学教育的巨大潜力——通过趣味交互方式,帮助学生探索复杂科学概念。