Interaktivni simulacijski sustavi

Opis predmeta

Predmet studente uvodi u područje interaktivnih simulacija u stvarnom vremenu primjenom tehnologija prividne i proširene stvarnosti. Studente se upoznaje s primjerima interaktivnih simulacijskih sustava u stvarnom vremenu kao što su različiti tipovi simulatora za obuku i trening, te se ističu specifični zahtjevi na arhitekturu i performanse ovakvih sustava. Naglašava se važnost paralelizacije složenih simulacijskih problema kroz dekompoziciju i raspodjelu zadataka, kao i važnost optimizacije performansi sustava s obzirom na interakciju s korisnikom u stvarnom vremenu. Analiziraju se metode i alati za interaktivne simulacije na temelju prividne i proširene stvarnosti, s naglaskom na specifičnosti grafičkog modeliranja i iscrtavanja virtualnog i proširenog svijeta. Prikazuju se najrazličitija multimodalna ulazno/izlazna sučelja kojima se ostvaruje potpuna i učinkovita interakcija s korisnikom u stvarnom vremenu. U okviru predmeta prikazani su i različiti matematički modeli za simulacije kinematike i dinamike pokretnih objekata virtualnog i proširenog svijeta u stvarnom vremenu. Posebno se ističe važnost procjene utjecaja ljudskog faktora u interaktivnim simulacijskim sustavima namijenjenim za obuku i trening koji se odnose na različita profesionalna stresna zanimanja, kao što su npr. specijalne snage, interventna policija, jedinice za pomoć u kriznim stanjima itd. Daje se pregled metoda i alata za modeliranje različitih multimodalnih emocionalnih stresora, kao što su generatori vizualnih i zvučnih podražaja, računalno generirani kognitivni zadaci i ozbiljne igre, uz simultanu analizu relevantnih psihofizioloških značajki koje se računaju iz srčanog ritma, disanja, vodljivosti kože, glasa, dinamike okulomotornog sustava, aktivnosti prefrontalnog korteksa i pripadnih regija itd.

Ishodi učenja

  1. Objasniti glavne konceptualne sastavnice interaktivnih simulacijskih sustava
  2. Objasniti pojam stvarnog vremena i prepoznati izvore i probleme kašnjenja u kontekstu interaktivnih simulacijskih sustava
  3. Definirati razne tipove ulazno-izlaznih uređaja u interaktivnim simulacijskim sustavima na temelju prividne stvarnosti
  4. Opisati najčešće reprezentacije terena i 3D objekata te glavne faze vizualizacije u interaktivnim simulacijskim sustavima
  5. Objasniti značaj matematičkog modeliranja te primjenu numeričkih metoda u interaktivnim simulacijskim sustavima
  6. Opisati značaj interaktivnih simulacijskih sustava u obuci za obavljanje stresnih zadaća
  7. Navesti primjere metoda i alata za modeliranje različitih multimodalnih emocionalnih stresora
  8. Objasniti procjenu utjecaja ljudskog faktora u interaktivnim simulacijskim sustavima namijenjenim za obuku i trening koji se odnose na različita profesionalna stresna zanimanja

Oblici nastave

Predavanja

Nastava se provodi kroz ukupno 15 tjedana. Prvi ciklus predavanja ima 7 tjedana, nakon čega slijedi međuispit, dok drugi ciklus sadrži šest tjedana predavanja, nakon čega slijedi završni ispit.

Samostalni zadaci

Laboratorijske vježbe i samostalan rad studenata uz konzultacije s nastavnicima odnose se na razvoj ograničenih funkcionalnosti interaktivnih simulacijskih sustava ili ozbiljnih igara, kao i mjerenja i analize podataka vezanih uz ljudski faktor u interaktivnim simulacijama. Očekuje se i priprema pismenog izvješća te održavanje prezentacije.

Laboratorij

Laboratorijske vježbe i samostalan rad studenata uz konzultacije s nastavnicima odnose se na razvoj ograničenih funkcionalnosti interaktivnih simulacijskih sustava ili ozbiljnih igara, kao i mjerenja i analize podataka vezanih uz ljudski faktor u interaktivnim simulacijama. Očekuje se i priprema pismenog izvješća te održavanje prezentacije.

Ostalo

Moguće su demonstracije razvijenih interaktivnih simulacijskih sustava, ozbiljnih igara, te sustava za generiranje laboratorijskih stresnih stimulacija i analize multimodalnih psihofizioloških reakcija. Moguće je organiziranje stručnih posjeta tvrtkama koje djeluju u području interaktivnih simulacijskih sustava.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Sudjelovanje u nastavi 0 % 10 % 0 % 10 %
Seminar/Projekt 0 % 50 % 0 % 50 %
Međuispit: Pismeni 0 % 20 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 20 %
Ispit: Pismeni 0 % 40 %

Tjedni plan nastave

  1. Štedljivost i sigurnost treniranja osoba, Simulatori vožnje. simulatori civilnih i vojnih zrakoplova. simulatori raketnih sustava
  2. Simulatori vožnje. simulatori civilnih i vojnih zrakoplova. simulatori raketnih sustava, Glavni elementi i sustavska arhitektura
  3. Glavni elementi i sustavska arhitektura, Simulacijska petlja. ograničenja stvarnog vremena i istodobnost, Pitanja ljudskih čimbenika povezanih s kašnjenjem u interaktivnim simulacijskim sustavima
  4. Edukacijski studijski slučajevi za demonstraciju konocepata interaktivne simulacije
  5. Praćenje orijentacije i položaja glave (akustičko. magnetsko. mehaničko. optičko. inercijalno), Praćenje drugih dijelova tijela (praćenje očiju. praćenje ruku. praćenje cijelog tijela)
  6. Praćenje drugih dijelova tijela (praćenje očiju. praćenje ruku. praćenje cijelog tijela), Razna ulazna sučelja (fiziološki signali. govor. izrazi lica. geste. kretanje), Specifična ulazna sučelja simulatora, Vizualni kanal (kacige na glavi. CAVE. kupole. višeprojektorski sustavi)
  7. Vizualni kanal (kacige na glavi. CAVE. kupole. višeprojektorski sustavi), Auditorni. kretni i dodirni kanali, Specifična izlazna sučelja simulatora
  8. Međuispit
  9. Osnovni koncepti u 3D računalnoj grafici (točke. poligoni. normale. koordinatni sustavi. transformacije. boja. materijal. svjetlo. teksture), Predstavljanje 3D modela u interaktivnim simulacijskim sustavima (mreža poligona. graf scene)
  10. Predstavljanje 3D modela u interaktivnim simulacijskim sustavima (mreža poligona. graf scene), Predstavljanje terena kao digitalnog visinskog modela i nepravilne mreže trokuta
  11. Osnovni pregled grafičkog iscrtavanja, Osnovne optimizacije grafičkog iscrtavanja u interaktivnim simulacijskim sustavima (razine detalja. odbacivanje), 3D modeliranje i programski alati za grafičko iscrtavanje u interaktivnim simulacijskim sustavima
  12. Matematičko modeliranje primjenom običnih diferencijalnih jednadžbi (ODJ), Analitičko u odnosu na numeričko rješavanje ODJ modela, Osnovne numeričke metode za rješavanje ODJ (unaprijedni Euler. metoda srednje točke)
  13. Izazivanje stresa i emocija, Mjerenje i estimacija stresa i emocija iz fizioloških značajki, Mjerenje i estimacija stresa i emocija iz glasovnih značajki
  14. Mjerenje i estimacija stresa i emocija iz facijalnih značajki, Interaktivno kompjuterizirano kognitivno testiranje, Biološka povratna veza. ozbiljne igre s multimodalnom povratnom vezom za terapiju i rehabilitaciju
  15. Završni ispit

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
[FER3-HR] Elektrotehnika i informacijska tehnologija - studij
Izborni predmeti (5. semestar)
[FER3-HR] Računarstvo - studij
Izborni predmeti (5. semestar)
Sveučilišni diplomski
[FER2-HR] Automatika - profil
preporučeni izborni predmeti (3. semestar)
[FER2-HR] Elektrotehnički sustavi i tehnologija - profil
preporučeni izborni predmeti (3. semestar)
[FER2-HR] Obradba informacija - profil
preporučeni izborni predmeti (3. semestar)
[FER2-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
preporučeni izborni predmeti (3. semestar)
[FER2-HR] Računarska znanost - profil
preporučeni izborni predmeti (3. semestar)

Literatura

(.), Nastavni materijali s predavanja, koji će biti dostupni na internetskoj stranici predmeta,
Igor S. Pandžić (2004.), Virtualna okruženja : računalna grafika u stvarnom vremenu i njene primjene, Element
Grigore Burdea, Philippe Coiffet (2003.), Virtual Reality Technology, John Wiley & Sons Inc.
Nathaniel I. Durlach, Anne S. Mavor (1995.), Virtual Reality: Scientific and Technological Challenges, National Academies Press
James A. Coan, John J. B. Allen (2007.), The Handbook of Emotion Elicitation and Assessment, Oxford University Press
Stuart J. Russell, Peter Norvig (2002.), Artificial Intelligence: A Modern Approach (2nd edition), Prentice Hall

Nositelji

Izv. prof. dr. sc.
Siniša Popović

Laboratorijske vježbe

Izv. prof. dr. sc.
Siniša Popović

Za studente

Izvedba

ID 183366
  Zimski semestar
5 ECTS
R1 Engleski jezik
R1 E-učenje
30 Predavanja
0 Seminar
0 Auditorne vježbe
6 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe

Ocjenjivanje

90 izvrstan
75 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet