Medan användningen av virtuell verklighet (VR) för spel och underhållning fortsätter att växa, Tekniken visar också lovande för att förändra landskapet för industrier som medicin, utbildning och arbetskraftsutbildning.

Med denna senaste tonvikt på användningen av VR i områden med stor påverkan, University of Maryland forskare genomförde en av de första djupgående analyserna om huruvida människor lär sig bättre genom virtuella, uppslukande miljöer, till skillnad från mer traditionella plattformar som en tvådimensionell stationär dator eller handhållen surfplatta.

Forskarna fann att människor kommer ihåg information bättre om den presenteras för dem i en virtuell miljö. Resultaten av studien publicerades nyligen i tidskriften Virtuell verklighet .

"Denna data är spännande eftersom den antyder att uppslukande miljöer kan erbjuda nya vägar för förbättrade resultat inom utbildning och hög kompetensutbildning, " säger Amitabh Varshney, professor i datavetenskap och dekanus vid College of Computer, Matematisk, och naturvetenskap vid UMD. Varshney leder flera stora forskningsinsatser på UMD-campus som involverar virtuell och förstärkt verklighet (AR), inklusive nära samarbete med vårdpersonal som är intresserade av att utveckla AR-baserade diagnostiska verktyg för akutmedicin och VR-utbildning för kirurgiska invånare.

Förutom Varshney, tidningens författare inkluderar Catherine Plaisant, en senior forskare vid University of Maryland Institute for Advanced Computer Studies, och Eric Krokos, doktorand i datavetenskap.

För studien, UMD-teamet använde konceptet med ett "minnespalats, " där människor återkallar ett föremål eller föremål genom att placera det på en imaginär fysisk plats som en byggnad eller stad. Denna metod – forskare kallar det rumslig mnemonisk kodning – har använts sedan klassisk tid, dra nytta av den mänskliga hjärnans förmåga att rumsligt organisera tankar och minnen.

"Människor har alltid använt visuellt baserade metoder för att hjälpa dem komma ihåg information, oavsett om det är grottritningar, lertavlor, tryckt text och bilder, eller video, säger Krokos, som var huvudförfattare på tidningen. "Vi ville se om virtuell verklighet kan vara nästa logiska steg i denna utveckling."

För studien, UMD-forskarna rekryterade 40 volontärer – mestadels UMD-studenter som inte är bekanta med virtuell verklighet. Forskarna delade upp deltagarna i två grupper:en såg information först via en VR-huvudmonterad display och sedan på ett skrivbord; den andra gjorde tvärtom.

Båda grupperna fick utskrifter av välkända ansikten – inklusive Abraham Lincoln, Dalai Lama, Arnold Schwarzenegger och Marilyn Monroe — och bekantade sig med bilderna. Nästa, forskarna visade deltagarna ansiktena med hjälp av minnespalatsformatet med två imaginära platser:ett inre rum i ett utsmyckat palats och en extern vy av en medeltida stad. Båda studiegrupperna navigerade i varje minnespalats i fem minuter. Skrivbordsdeltagare använde en mus för att ändra sin synvinkel, medan VR-användare vände på huvudet från sida till sida och tittade upp och ner.

Nästa, Krokos bad användarna att memorera platsen för vart och ett av de visade ansiktena. Hälften av ansiktena var placerade på olika platser inom den inre miljön—Oprah Winfrey dök upp på toppen av en storslagen trappa; Stephen Hawking var några steg ner, följt av Shrek. På bottenvåningen, Napoleon Bonapartes ansikte satt ovanför det majestätiska träbordet, medan pastorn Martin Luther King Jr. var placerad i mitten av rummet.

Liknande, för den medeltida stadsmiljön, användare såg bilder som inkluderade Hillary Clintons ansikte på vänster sida av en byggnad, med Musse Pigg och Batman placerade på olika höjder på närliggande strukturer.

Sedan, scenen blev tom, och efter två minuters paus, varje minnespalats dök upp igen med numrerade rutor där ansiktena hade varit. Forskningsdeltagarna ombads sedan att komma ihåg vilket ansikte som hade varit på varje plats där ett nummer nu visades.

Nyckeln, säger forskarna, var för deltagarna att identifiera varje ansikte genom dess fysiska plats och dess relation till omgivande strukturer och ansikten – och även bildens placering i förhållande till användarens egen kropp.

"Genom att visuellt navigera scenen, användare kunde fastställa att 'Hillary Clinton är i det övre vänstra fönstret och det ser ut som om hon är cirka 20 meter från där jag sitter, " säger Krokos, som genomförde användarstudien i Augmentarium, ett visualiseringstestbäddslabb på UMD-campus som lanserades 2015 med finansiering från National Science Foundation.

Resultaten visade en förbättring med 8,8 procent totalt i återkallningsnoggrannhet med användning av VR-headset, ett statistiskt signifikant antal enligt forskargruppen.

I frågeformulär efter studien, alla 40 deltagare sa att de var helt bekväma – och skickliga – i att navigera på en stationär dator för att komma åt information, ändå sa alla utom två att de föredrog den uppslukande VR-miljön som en potentiell lärplattform. Enkäten fann också att endast två personer sa att de kände sig "obekväm" med att använda VR.

Många av deltagarna sa att den uppslukande "närvaron" när de använde VR gjorde att de kunde fokusera bättre. Detta återspeglades i forskningsresultaten:40 procent av deltagarna fick minst 10 procent högre återkallningsförmåga med hjälp av VR över skrivbordsskärmen.

Det har förekommit mycket tidigare psykologisk forskning om mängden återkallelse som människor vanligtvis har, konstaterar Plaisant, som är expert på interaktion mellan människa och dator. Ny forskning inom kognitiv psykologi tyder på att sinnet är i sig förkroppsligat, and that the way humans create and recall mental constructs is influenced by the way they perceive and move, she adds.

"This leads to the possibility that a spatial virtual memory palace—experienced in an immersive virtual environment—could enhance learning and recall by leveraging a person's overall sense of body position, movement and acceleration, " Plaisant says.

The UMD team believes this study will lay the groundwork for other scientific inquiry on the value of VR and AR for education.

"By showing that virtual reality can help improve recall, it opens the door to further studies that look at the impact of VR-based training modules at all levels—from elementary school children learning astronomy to trauma residents acquiring the latest knowledge in lifesaving procedures, " Varshney says. "We believe the future of education and innovation will benefit greatly from the use of these new visual technologies."

Forskningsdokumentet, "Virtual memory palaces:immersion aids recall, " Eric Krokos, Catherine Plaisant and Amitabh Varshney, was published online in the journal Virtual Reality on May 16, 2018.