An Augmented Reality Learning Space for PC DIY

Eimeen Schulz

Universidad de las Américas Puebla

Puebla, México

eimeen.schulzgo@udlap.mx

Abstract— Hoy en día, la tecnología formado parte de la vida de una persona. Por esto, se ha buscado desarrollar aplicaciones y herramientas que beneficien el desarrollo de conocimiento en las personas desde pequeños. En el presente documento se hablará sobre una herramienta útil para ayudar a la sociedad, hablando desde su niñez, a tener un mejor y sencillo aprendizaje, además de que éste sea analizado y obtener un razonamiento lógico, por medio de realidad aumentada.

Keywords-Realidad aumentada; aprendizaje; multimedia; tecnología; CAI.

I. Introduction

CAI (Computer assisted instruction) es un término utilizado para referirse a la educación por medio de tecnología, siendo la computadora el objeto más utilizado. Por esto, se ha utilizado como una herramienta para la educación, ya que éste se vuelve eficiente pero lo más importante, es divertido y le da experiencia

La realidad aumentada ha sido una gran herramienta para diferentes simulaciones del mundo real, y es un tema que tiene mucho futuro en la vida diaria de la gente. Lo que hoy en día se está intentando lograr es que las compras que se hagan en un mal ya incluyan la realidad aumentad. ¿Cómo? Digamos que vamos a comprar ropa, pero no nos gusta probarnos la ropa. El papel en este caso de la AR será el mostrarnos como nos quedaría la blusa o playera que queremos, sin necesidad de tener que probárnosla.

Pero así como su aplicación puede ser ahora en la mayor parte videojuegos, se ha considerado así mismo como una gran herramienta para la educación, es decir, que se una con CAI para el desarrollo de aplicaciones que sean específicas para la educación de los niños.

II. Realidad Aumentada vs Realidad Virtual

A diferencia de la realidad virtual, la realidad aumentada es el agregar una parte del mundo virtual (imágenes) al mundo real en tiempo real. Es decir, en vez de que el usuario se sumerja en un mundo artificial, éste va a poder continuar en el mundo real pero interactuando con objetos que sean virtuales.

III. Desarrollo

A. Componentesde un RA PC DIY

Para poder crear esta realidad aumentada, mencionan los componentes que se deben tener. Entre estos se encuentran:

1. Cámara - con la cual se van a obtener los objetos del mundo real.

2. Unidad de tracking – Obtiene la posición del usuario en tiempo real para poder crear la interacción con el objeto virtual.

3. Unidad encoder/decoder – aquí es donde la imagen es codificada en p.e. una hoja y con el decoder se va a poder ver la imagen en 3D.

4. Generador de información en 3D – Una herramienta para poder hacer la imágenes en 3D es MAYA

5. Instrucciones de PC DIY

6. Unidad de interacción

B. Herramienta para la contrucción de figuras geometricas en 3D

El ejemplo que muestran es el de una aplicación para el aprendizaje de las figuras geométricas en 3D. Lo que se puede ver con este ejemplo es que llama la atención de los estudiantes, lo que los hace estar más interesados en la materia, pero principalmente, el poder comprender mejor de lo que el profesor les está enseñando. Así mismo mencionan que gracias a esta herramienta el estudiante va a tener una mejor relación con el profesor, y va a crearse un mayor deseo por estudiar.

IV. Pruebas de Implementación

Mencionan que se hizo una prueba con 26 estudiantes, y para poder obtener críticas constructivas les aplicaron una encuesta donde se pedía evaluar la el placer, aprendizaje, interacción, y la satisfacción con el sistema.

Los resultados mostraron que se sintieron satisfechos y aprendieron, más no quedaron satisfechos con la forma en la que se tiene que interactuar con el sistema.

Esto se presentó ya que el sistema no se mostró estable, ya que había momentos en los que la imagen desaparecía.

Autores

Heien-Kun Chiang

Tiene proyectos de investigación sobre “Ubiquitous Computing and Mobile Commerce”, “Human-Computer Interface and Interactive Design” , y “Computer Supported Collaborative Work”.

Un proyecto de investigación relacionado es el “Digital Gaming and E-Learning” ya que lo que se plantea es el utilizar los juegos digitales como herramientas de educación, para renovar la idea de lo que es el estudio. En la RA enfocada hacia eLearning se puede considerar como un juego para la gente por el cual obtendrán nuevo conocimiento.

Chun-Yen Huang

Tiene proyectos de investigación sobre “The Effect of Perceived University Reputation and Teacher Expectation on The Self-efficacy of Graduate Students”, “Terrain Synthesis Based on Microscopic Terrain Feature”, “Tabu Search Based Multi-Watermarking over Lossy Networks”.

“Capacity Enhancement in Hybrid Wireless Relay Network with Network Coding” es un proyecto de investigación donde se muestra como se puede aumentar la capacidad de redes inalámbricas hibridas aplicando una técnica de codificación de redes. Esto puede estar relacionado con la conexión que se debe tener en tiempo real para ver la interacción del usuario con la aplicación.

Yin-Yu Chou

Algunos proyectos de investigación son “Genetics of Anisotropy Asymmetry: Registration and Sample Size Effects (2010)”, “Combined Surface/Volume Fluid Registration- Performance Evaluation using Brain MRIs from 342 Adults”, “Tensor-Based Analysis of Genetic Influences on Brain Integrity using DTI in 100 Twins”, entre otros.

“Transitive and Symmetric Nonrigid Image Registration” es una tesis sobre la captura de imágenes no rígidas para su aplicación en la medicina. La captura de éstas son en 2D y en 3D. Este conocimiento previo pudo ser utilizado en la captura de imágenes en 3D.

Feng-Lan Kuo

“Locality support for mobile P2P network”, “A Study of Taiwanese EFL Learners’ Comprehension of Connected Speech” y “Effects of multimedia glosses on vocabulary learning and story retelling of EFL primary school students in Taiwan” son algunos de los proyectos de investigación.

“The impact of 3D Game’s emotional factors on player behaivior in large display” es un trabajo el cual considerado que está directamente relacionado con la investigación comentada previamente, solo que es el estudio de los efectos que podrían ser causados por una realidad aumentada.

Long-Chyr Chang

“Surface intersection using parallelism“ y “SmartGIS: a SVG-based tool for visualizing and monitoring of SARS movement” son algunas investigaciones de este autor.

En “X-WALTZ: The framework of an Interactive Multimedia Math Learning” propone un ambiente de aprendizaje para matemáticas pero que puede ser utilizado en cualquier medio, como en computadora o PDA, mostrando objetos multimedia claros y que puedan ser compartidos. Este trabajo lo considero compatible con el previo ya que es investigación sobre eLearning, claro que aplicados en más áreas que solamente en matemáticas.

Hown-Wen Chen

“Nonlinear matrix computation & analysis”, “Inverse dynamic problems and empirical data smoothing by using dynamic programming filter”, y “Industrial product design, computer simulation, and CAD” son algunos de sus trabajos de investigación.

En “Reconstruction of 3D medical images: A nonlinear interpolation technique for reconstruction of 3D medical images” presenta como de una imagen de 2 dimensiones obtenidas por resonancia magnética, así como por tomografías computarizadas crea interpolaciones para crear la imagen en 3D. Este conocimiento lo considero conectado directamente para el trabajo previo ya que se necesita conocimiento para la reconstrucción de una imagen de un objeto del mundo real para poder verlo en RA.

Opinión Personal

Al ver las películas de hace algunos años como Starwars IV, creó el deseo en el humano de poder tener mensajes con hologramas. Pero lo que ahora tenemos es una interacción con lo que serían los hologramas, conocido como realidad aumentada. El desarrollo de la RA así como su implementación en la educación es un tema que considero en lo personal muy interesante, así como importante. Esto porque es algo que, además de facilitar la educación en las nuevas generaciones, es algo que ayuda al desarrollo de la creatividad en cada persona, y es un tema que grandes empresarios han considerado que hace falta en los jóvenes de hoy.

Esta RA es el futuro no solo en la educación, sino en la vida diaria de la sociedad, desde la interacción con la televisión, hasta las compras que se podrán hacer. Para tener una idea más clara, les recomiendo estos videos:

A Day Made of Glass by Corning

IVEO - Demo de RA

Propuesta del uso de estilos y paradigmas de interfaces apropiados para distintos escenarios y aplicaciones.

Considerar los siguientes casos:

Escenario 1

Un ingeniero que está diseñando una pieza mecánica como entrada para un equipo industrial que habrá de producirla en serie.

Paradigma

Computadoras como escenario

Computadoras como asistentes

Justificación

Al tener considerado que la pieza va a ser la misma, el ingeniero en este caso diseñaría la pieza con algún programa en la computadora, de tal forma que se tengas las medidas, coordenadas y/o datos necesarios para que al utilizar algún robot (segundo paradigma) éste obtenga y se fabrique la pieza diseñada.

Escenario 2

Un cliente de una compañía de cable que desea contratar por teléfono un nuevo paquete de servicio.

Paradigma

Computadora como autómata

Justificación

En este caso el cliente lo que hará será interactuar con una interfaz de voz con la suposición que ya sabe la información correcta y la interfaz lo guiará paso a paso para que se tenga la contratación con éxito.

Escenario 3

Un turista que está recorriendo los sitios relacionados con el bicentenario en Puebla auxiliado por un dispositivo móvil.

Paradigma

Computadora como asistente

Computadora como escenario

Justificación

El taxista utilizará en este caso en móvil para poder encontrar la ruta deseada, obteniendo mapas como guías de la ruta (1er paradigma) o así mismo, obtener una ruta guiada por medio de alguna simulación de la misma (segundo paradigma). Esto depende de las necesidades del taxista.

Escenario

Un equipo de publicistas que se reúne diariamente para plantear y discutir propuestas de comerciales en radio y televisión.

Paradigma

Computadoras como lugar de reunión.

Justificación

Hoy en día el enfoque de la telefonía ha evolucionado hacia las video llamadas, y éstas son muy útiles para las empresas, ya que no siempre las reuniones son con empleados de la misma ciudad, estado o país.

En este caso, los integrantes del equipo, teniendo en cuenta que no se encuentran en el mismo país, tendrás una fecha y horario propuesto para poder tener sus reuniones.

Evaluación de SW

El programa analizado tiene como principal objetivo el ayudara profesionistas (investigadores) el buscar de una manera rápida y sencilla a otro investigador que esté relacionado el tema que éste esté desarrollando.

Los elementos a evaluar de este software fueron:

· Funcionalidad

· Fácil de usar

· Comprensión de las respuestas dadas

Para su uso no se necesita más que una computadora con internet y un navegador de internet compatible. En este caso se tuvo una PC para cada pareja con el navegador que fue en este caso Firefox.

Antes de hacer el estudio, se firmó un contrato, en el cual se tenía el propósito del estudio, a quién se estaba evaluando, y los derechos que tenía el evaluador. Este fue firmado por ambas partes. Cabe mencionar que se tuvo mucho énfasis en que no se iba a evaluar a la persona, si no al software.

Cada evaluación fue conformada por 2 personas. La evaluación consistió en contestar unas preguntas utilizando el software, así como ir anotando en cada pregunta los detalles que veíamos durante el proceso de respuesta. En nuestro caso, los dos tuvimos la oportunidad de controlar el software, para que de esta forma pudiéramos ver los detalles más fácilmente.

Las tareas requeridas fueron claramente explicadas. Hubo puntos que si no nos lo hubiera comentado el facilitador, no lo hubiéramos podido intuir, ya que no estaba claro su significado, así como algunas funciones que tenía la aplicación. Conforme al avance del estudio, las tareas requeridas eran más fáciles de cumplir, ya que con cada una se iba avanzando de manera gradual, es decir, con lo que se hacía en la primera, se podía hacer la segunda, etc.

El tiempo fue suficiente para dar todas las opiniones que teníamos sobre la aplicación. Con esto podíamos darnos cuenta de que los detalles que le veíamos eran comunes, así como otros que no se veían tan fácilmente. Esto lo podemos ver como una ventaja para el estudio ya que en pocas sesiones se pueden ver diferentes detalles que A) pueden ser comunes en las respuestas de todos los estudios y B) pueden ser mencionados sólo en un estudió, pero es un factor importante del software.

Cada uno de los formularios es importante ya que en uno, p. ej. el que se contesta durante el estudio, a pesar de que sus peguntas eran abiertas y enfocadas a la funcionalidad, sus preguntas eran muy relacionadas con el cuestionario del final, donde se evaluaban sus funcionalidades pero ya en puntos específicos, haciendo las preguntas cerradas, tipo sí y no. La ventaja de esto es que el evaluador puede decir algunas cosas durante la evaluación, pero en el del final puede darse cuenta de más cosas que no había notado/señalado. De esta forma, se pueden obtener respuestas más completas. Así mismo, por esto, puedo decir que todas las observaciones que tenía las pude expresar.

Durante la evaluación, se notó que lo que estábamos evaluando era a la interfaz, ya que, aunque se nos pedían respuestas sobre la información adquirida, siempre se preguntaba sobre el software. Si no se llegaba a tener una respuesta clara, el facilitador preguntaba el porqué pero siempre relacionado con el software. Hubo un momento de la evaluación en la que sí noté que nos estaban observando ya que el volumen en a sal de los observadores era alto, y lo pude llegar a escuchar. Si yo hubiera llegado a estar sola con el programas, lo más seguro es que no habría visto todas las funciones y herramientas que el programa nos ofrece, así mismo no habría dado con el objetivo del programa tan fácilmente.

El estudio se me hizo muy bien hecho a pesar de las fallas que tuvimos al usarlo (que en mi opinión, también sirvió para ver fallas que tal vez antes no se habían encontrado) y de los detalles que notamos durante el estudio. Para próximos estudios podemos arreglar p. ej. el detalle del volumen de los observadores utilizando audífonos.

Alan Kay

"The best way to predict the future is to invent it."

(Alan Kay, 1971)

Este ensayo tiene como objetivo el conocer quién es Alan Kay, e investigar lo que hizo para contribuir en el tema de la tecnología específicamente hablando sobre la IHC.

Alan Kay nacido en 1940, es un científico de computadoras (Informático) conocido principalmente por su trabajo con la programación orientada a objetos así como en interfaces gráficas.

Desde muy temprana edad tuvo interés sobre diferentes temas, ya que para la edad de 4 ya había leído una gran cantidad de libros. A la edad de 21 descubrió que tenía talento para la programación, por lo que fue enviado como voluntario a IBM 1401 por la Fuerza Aérea de EUA. Al retirarse de esta, decidió estudiar en la Universidad de Colorado en la carrera de Matemáticas y Biología Molecular (1966). Al terminarla en 1968 decidió estudiar ‘Ingeniería Electrónica’.

Durante este tiempo, creo la ‘analogía biológica’, la cual dice que “cada computadora funciona como un ser viviente; cada célula se comportara de acuerdo como los demás lo deseen para poder cumplir con un objetivo, pero que así mismo su comportamiento podría ser autónomo”. Esto lo podemos considerar como el principio de trabajos en red.

“La idea de tener a millones de máquinas sin un control central. Mi formación en biología y matemáticas me hacía pensar en algebra y tejidos.”

Alan Kay

En 1968, al ver el software utilizado por LOGO, ‘Handwriting-character-recognition’ (SketchPad) cambio oda su perspectiva sobre la computación. Con eso, Kays vió que había una interacción dinámica entre el usuario y la PC, y que los usuarios no sólo iban a sr los adultos, sino también los niños.

Después de esto hizo su tesis de ‘Orientación Gráfica a Objetos’ con la cual ganó un doctorado en la Universidad de Utah (Computer Science, 1969). En esta época, tuvo la idea de empezar a desarrollar una computadora personal con el objetivo de reemplazar al papel, del tamaño de un libro, y enfocada principalmente para el uso por niños. Así mismo comenzó a desarrollar un leguaje llamado ‘Smalltalk’, un lenguaje orientado a objetos que siendo sencillo elegante, para la comunicación entre las ‘células’ presentadas en su analogía anterior. Este fue el inicio de los lenguajes orientados a objetos.

Se unió a Xerox PARC en 1972, donde decidió utilizar Smalltalk enfocado hacia la educación. Aquí hizo un estudio poniendo a niños frente a las computadoras para ver su reacción ante 2 diferentes ideas. Con esto Kay se dio cuenta de que los niños aprendían más por medio de las imágenes con sonidos que por medio de un texto plano. Con esto, desarrollo un sistema sencillo pero con una gran carga de animaciones y gráficos, siendo fácil de manejar por niños.

Al mismo tiempo, Kay desarrolló un modelo de una computadora personal llamada Dynabook. Esta era enfocada hacia el uso por niños de diferentes edades para el aprendizaje de diferentes teorías. Contribuyo al desarrollo del Ethernet y las impresiones con laser, y fue muy llamativa por el uso de interfaces (GUI).

(La dynabook es considerada la primera tablet o notebook, y se dice que Apple la utilizo para el desarrollo de su nueva Ipad).

Actualmente Kay sigue desarrollando sistemas para la educación de los niños. Algunos ejemplos de estos son:

1984 – Se une a Apple como científico para el futuro.

1995 – Squeak – Open source, Lenguaje orientado a objetos.

1996 – Etoys

2001 – Proyecto Croquet – Virtual World.

2001 – Viewpoints Research Institute – Organización para niño, aprendizaje e investigación avanzada en sistemas.

Tweak – Interface Gráfica (GUI) para Squeak.

En lo personal considero que Kays es el creador de las interface GUI ya que se inspiro en el aprendizaje de los niños para poder desarrollar una nueva forma de poder compartir el conocimiento de una forma sencilla, revolucionando la idea de la computadora con un simple texto. De esta forma, con su sistema de gráficos y sonidos, llamó la atención de los demás (específicamente de Steve Jobs) para implementar su idea pero en algo enfocado a la sociedad en general. Cabe mencionar que el objetivo de Kay siempre fue enfocado hacia la educación de los niños, en buscar una forma de que la influencia de la computadora fuera buena, es decir, benéfica para el futuro de la sociedad. Por lo antes mencionado, Kay es muy importante en IHC ya que todos sus proyectos han sido enfocados hacia la interacción que una persona (principalmente niños) tiene con la computadora.

Fuentes

Alan Kay. (2011). Retrieved from NNDB: http://www.nndb.com/people/038/000097744/

Allison, D. (1997). Alan Kay, Walt Disney Imagineering. Retrieved from Stanford: http://www.stanford.edu/class/ee380/9697spr/node10.html

Dynabook. (2010). Retrieved from Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Dynabook

Feldman, S. (2004). A Conversation with Alan Kay. Retrieved from ACMQUEUE: http://queue.acm.org/detail.cfm?id=1039523

People: Founders. (n.d.). Retrieved from View Points Research Institute: http://www.viewpointsresearch.org/html/people/founders.htm

Symbols, A. K. (1968). Youtube. Retrieved from http://video.google.com/videoplay?docid=-533537336174204822#