- Đã xây dựng một hệ thống VR hoàn chỉnh dành cho chuột, cho phép chuột thật điều khiển và khám phá trò chơi kinh điển DOOM
- Hệ thống gồm quả bóng theo dõi chuyển động, tai nghe toàn cảnh, cò kích hoạt đầu vào và mạch phần thưởng, với toàn bộ phần cứng và phần mềm được công bố mã nguồn mở
- Phiên bản thứ hai (V2) được cải tiến với cảm biến chính xác hơn, màn hình AMOLED góc nhìn 180°, các bộ phận in 3D dạng mô-đun và nhiều nâng cấp khác
- Phần mềm điều khiển dựa trên Python xử lý chuyển động, phần thưởng và tích hợp trò chơi theo thời gian thực thông qua giao tiếp giữa Raspberry Pi và PC
- Chuột thực sự đã khám phá không gian ảo và thực hiện hành vi bắn, cho thấy những khả năng mới cho nghiên cứu hành vi động vật và phát triển hệ thống tương tác
Tổng quan dự án
- Xây dựng môi trường VR tùy chỉnh để chuột có thể chơi DOOM
- Thành phần: bóng treadmill theo dõi chuyển động, tai nghe toàn cảnh, cò kích hoạt đầu vào, mạch phần thưởng
- Tất cả bộ phận đều được cung cấp dưới dạng mã nguồn mở cùng với bản thiết kế in 3D, sơ đồ mạch, firmware và phần mềm điều khiển
- Phiên bản đầu tiên (V1) được phát triển tại New York và chỉ hỗ trợ huấn luyện chạy trong hành lang đơn giản, nhưng ở V2 đã phát triển thành một hệ thống mô-đun hoàn chỉnh
- Các bộ phận kim loại được thiết kế và chế tạo với sự hợp tác của SZURWIN KFT
So sánh V1 và V2
- V1
- Chỉ có cấu trúc bóng cơ bản và huấn luyện di chuyển tiến lên
- Cảm biến và cấu trúc cơ khí đơn giản, không có màn hình toàn cảnh
- V2
- Cơ chế truyền động bóng mới giúp chuyển động mượt hơn
- Trang bị màn hình AMOLED có góc nhìn 180° theo chiều ngang, 80° theo chiều dọc
- Cảm biến nâng cấp để theo dõi chuyển động chính xác hơn
- Hệ thống phần thưởng tăng cường có bộ trộn motor
- Có các bộ phận in 3D dạng mô-đun và độ ổn định điện tử cao hơn
- Do tuổi của chuột, việc xác minh hành vi đầy đủ chưa được hoàn tất, nhưng bản thân hệ thống hoạt động bình thường
Cấu hình phần cứng
- Cấu trúc tổng thể
- Gồm treadmill hình cầu phát hiện chuyển động của chuột, cò bắn, màn hình toàn cảnh và hệ thống phần thưởng bằng nước đường
- Tất cả thiết bị được lắp trên khung nhôm mô-đun để tạo thành môi trường thí nghiệm độc lập
- Giao diện thị giác
- Tai nghe AMOLED gập ôm quanh đầu chuột, không cản trở không gian của râu
- Bố trí đầu phun khí gần râu hai bên để truyền các sự kiện trong game như va chạm với tường
- Bao gồm ống cấp phần thưởng và khe gắn loa nhỏ
- Phát hiện di chuyển
- Theo dõi chuyển động bằng cảm biến quang học của quả bóng quay tự do và chuyển đổi thành chuyển động trong game
- Có chức năng truyền động bằng motor để mô phỏng lộ trình trong quá trình huấn luyện
- Đầu vào kích hoạt
- Thiết bị bắn dạng cần gạt để chuột kéo bằng chân trước, có lò xo và rotary encoder
- Có thể tự động trình diễn bằng stepper motor, hỗ trợ huấn luyện liên kết giữa kích thích thị giác và hành động
- Hệ thống phần thưởng
- Phun nước đường chính xác theo đơn vị 10μL, được điều khiển bằng bơm, cảm biến áp suất và van điện từ
- Bộ trộn giữ nồng độ ổn định và cung cấp phần thưởng tức thì đồng bộ với sự kiện trong game
- Hạn chế
- Tùy theo kích thước và tính cách của chuột mà cần điều chỉnh vị trí cò kích hoạt và lưu lượng phần thưởng
Kiến trúc phần mềm
- Toàn bộ vòng lặp được quản lý bằng hệ thống điều khiển mô-đun dựa trên Python
- Chức năng chính: thu nhận chuyển động, điều khiển bóng, phát hiện cò kích hoạt, phân phối phần thưởng, tích hợp DOOM, logic huấn luyện
- Tích hợp với môi trường ViZDoom để thực hiện điều khiển hành vi vòng kín theo thời gian thực
- Giao tiếp TCP giữa PC và Raspberry Pi
- Pi: đọc cảm biến, điều khiển bóng, điều khiển phần thưởng
- PC: chạy game, xử lý dữ liệu, gửi lệnh cấp cao
- Tất cả thành phần đều có thể hoạt động ở chế độ thủ công hoặc tự động, và các tham số được thiết lập trong mã Python
- Hạn chế
- Không có chức năng hiệu chuẩn tự động nên cần xác minh thủ công việc căn chỉnh cảm biến và thời điểm thưởng
- Một số firmware vi điều khiển cần được điều chỉnh tùy theo sai số phần cứng
Kết quả thí nghiệm
- Chuột đã thành công trong việc khám phá môi trường ảo và kích hoạt cò bắn
- Mỗi cá thể cần khoảng 2 tuần để thích nghi
- Dù quá trình huấn luyện nâng cao đầy đủ vẫn chưa hoàn tất, đã ghi nhận kết quả tích cực về mức độ tham gia và khả năng phản ứng của hệ thống
- Hạn chế
- Chưa có nghiên cứu đầy đủ về huấn luyện dài hạn và khác biệt giữa các cá thể
- Tác động của việc tiếp xúc VR lên sức khỏe của chuột vẫn cần được nghiên cứu thêm
Kế hoạch sắp tới
- Đang xây dựng Rat VR Build Guide, đồng thời hỗ trợ triển khai cho các nhà nghiên cứu hoặc nhà chế tạo quan tâm
- YoloRun.Capital đang đầu tư vào những dự án sáng tạo và mang tính thử nghiệm như thế này
- Hoan nghênh các đề xuất ý tưởng mới
Thành viên nhóm
- Viktor Tóth – phụ trách huấn luyện chuột
- Sándor Makra – thiết kế điện tử
- Ákos Blaschek – phụ trách tài liệu hóa và mã nguồn mở
2 bình luận
Tôi tự hỏi xét về khía cạnh đạo đức trong thí nghiệm trên động vật thì việc này có ổn không. Có người cũng đã chỉ ra điều đó trong phần bình luận trên Hacker News.
Ý kiến trên Hacker News
Chỉ hơi tiếc là tất cả linh kiện chỉ được công bố dưới dạng file STL. Nếu công bố thêm mô hình tham số hoặc file nguồn thì việc lặp lại thiết kế sẽ nhanh hơn rất nhiều. Ví dụ, nếu muốn thử nghiệm với mèo hay loài vật khác thay vì chuột, chỉ chỉnh tỉ lệ thôi là không đủ mà phải làm lại từ đầu.
Ngoài ra, sẽ rất tốt nếu BOM (danh mục vật tư) có thêm ước tính chi phí. Không cần phải quá chính xác, nhưng sẽ giúp ước lượng nhanh ngân sách dự án và dễ tìm ra các điểm có thể cắt giảm chi phí.
Cuối cùng, tôi cũng tò mò không biết lũ chuột có thích Doom hay thích trò nào khác hơn không. Những câu hỏi như vậy có thể giúp hiểu sâu hơn về tính cách và sở thích của động vật. Cảm ơn vì đã công bố mã nguồn mở, tôi rất mong chờ những bước phát triển tiếp theo
Với động vật nhỏ hơn chuột cống, như chuột nhắt, thì phải thiết kế lại toàn bộ thiết bị; còn với mèo thì cần một quả cầu lớn hơn và lò xo yếu hơn. Một ngày nào đó tôi cũng rất muốn làm thử thiết lập VR cho mèo.
Trong thí nghiệm lần này, lũ chuột chưa thực sự chơi Doom mà mới chỉ ở giai đoạn làm quen với môi trường. Ở thiết lập trước đó, chúng đã hiểu mối liên hệ giữa phần thưởng và hành vi và thực sự rất nhập tâm.
Những trò chơi chuột có thể thích dường như là các trò góc nhìn thứ nhất. Cảm ơn phản hồi, hy vọng một ngày nào đó VR cho thú cưng sẽ thành hiện thực
Lũ chuột tiến hóa nhanh hơn con người cuối cùng đã tạo ra những robot mang tên Rodot và áp đảo nhân loại. Trước khi con người kịp chuẩn bị phòng thủ, cuộc nổi dậy của chuột đã trở thành hiện thực
Kiểu độ trễ này chỉ tạo ra sự thất vọng thay vì phần thưởng học tập, nên nhất định phải sửa
Đây là một liên đoàn VR thật sự rất ngầu, nên khá tiếc vì dự án không được tiếp tục
Trừ khi động vật có thể tự nguyện tham gia, còn không thì việc này sẽ hạn chế tự do của chúng và có thể gây ra tổn hại tâm lý lẫn thể chất.
Với lập trường ủng hộ quyền động vật, tôi cho rằng các phương án thí nghiệm thay thế hoặc cơ chế tham gia tự nguyện sẽ đáng mong muốn hơn
Liên kết bài BBC