Entornos Virtuales Inteligentes: Tecnologías, Arquitecturas y Aplicaciones

Profesor (Coordinador):
Angélica de Antonio
angelica@fi.upm.es
Profesor:
Jaime Ramírez
jramirez@fi.upm.es

Semestre

Primer semestre

Créditos

4 ECTS

Resumen

Esta asignatura ofrece una profundización en los Entornos Virtuales Inteligentes como un tipo de sistema informático:

  • con unas características muy particulares en cuanto a la interacción persona-ordenador (entornos tridimensionales donde el usuario está inmerso e interactúa con los objetos, otros usuarios y agentes autónomos),
  • con tecnologías específicas que les dan sustento (dispositivos de Realidad Virtual y Realidad Aumentada),
  • con aplicaciones muy importantes y prometedoras que justifican la investigación en su desarrollo (como las aplicaciones en educación o diseño),
  • y aún con numerosos retos abiertos y posibilidades de investigación de cara al futuro.

Se realizará una presentación de las principales líneas de investigación abiertas en el área de los Entornos Virtuales Inteligentes, profundizando especialmente en las particularidades de la interacción en tres dimensiones, los retos asociados al diseño de agentes virtuales inteligentes, y las aplicaciones de tipo educativo.

Objetivos

  • Conocer los diferentes tipos de Entornos Virtuales, entender los avatares como representaciones de los participantes en un Entorno Virtual, y conocer el papel que los agentes inteligentes pueden desempeñar en un Entorno Virtual
  • Conocer las principales aplicaciones de los Entornos Virtuales, y ejemplos desarrollados
  • Conocer las principales técnicas y tecnologías de interacción persona-ordenador para los Entornos Virtuales, sus posibilidades y limitaciones
  • Que el alumno sea capaz de plantear un proyecto de construcción de un entorno virtual inteligente, estableciendo el proceso a seguir, las tecnologías a utilizar, las posibilidades de interacción a ofrecer, y el rol a desempeñar por los agentes virtuales inteligentes, y seleccionar las tecnologías, arquitecturas y herramientas más apropiadas para llevarlo a cabo.
  • Que el alumno sea capaz de plantear y llevar a la práctica el diseño de una investigación en los siguientes ámbitos:
    • la interacción persona-ordenador en el contexto de un entorno virtual inteligente.
    • las capacidades de los agentes virtuales inteligentes
    • las tecnologías y arquitecturas para entornos virtuales inteligentes

Programa

  1. Tecnologías de Realidad Virtual y Realidad Aumentada
    1. Conceptos Básicos en Realidad Virtual y Aumentada
    2. Dispositivos y Tecnologías para Realidad Virtual y Aumentada
    3. Desafíos Específicos en Realidad Aumentada
  2. Desarrollo de Entornos Virtuales
    1. Tareas y Herramientas para el desarrollo de un Entorno Virtual
    2. Tareas y Técnicas de Interacción 3D
  3. Humanos Virtuales
    1. Arquitectura y componentes de un Humano Virtual
    2. La Percepción en un Humano Virtual
    3. La Mente de un Humano Virtual
    4. Capacidad de Actuación en un Humano Virtual
  4. Aplicaciones de la Realidad Virtual y la Realidad Aumentada
    1. Aplicaciones Educativas: Tutores Virtuales
    2. Aplicaciones Industriales: Diseño y Verificación
    3. Aplicaciones en Cultura y Ocio

Bibliografía

  • Rickel, J., Johnson. "Animated agents for procedural training in virtual reality: Perception, cognition and motor control". W. L. Applied Artificial Intelligence 13, 343-382. 1999.
  • Richard Bartle. "Designing Virtual Worlds". New Riders Games. 2003.
  • William R. Sherman, Alan Craig. "Understanding Virtual Reality: Interface, Application, and Design". Morgan Kaufmann. 2003.
  • Doug A. Bowman, Ernst Kruijff, Joseph J. La Viola, Ivan Poupyrev. "3D User Interfaces: Theory and Practice". Addison-Wesley Professional. 2004.
  • Cassell, J. "Embodied conversational agents: representation and intelligence in user interfaces". AI Magazine, Vol. 22, No. 4, pp. 67 - 83. 2001
  • Dehn, D., Van Mulken, S. "The impact of animated interface agents: a review of empirical research". Int. J. Human-Computer Studies, 52, 1-22. 2000.
  • Gratch, J., Rickel, J. et al. "Creating Interactive Virtual Humans: some assembly required". IEEE Intelligent systems July/August 2002, pp.2-11.
  • Greenhalgh, C., Benford, S. and Reynard, G. "A QoS Architecture for Collaborative Virtual Environments". ACM Multimedia (MM'99), Orlando, Florida, ACM Press. November, 1999.
  • M. R. Macedonia, and M. J. Zyda. "A Taxonomy for Networked Virtual Environments". IEEE Multimedia, Jan-Mar, pp. 48-56. 1997.
  • D.A. Bowman, L.F. Hodges. "An Evaluation of Techniques for Grabbing and Manipulating Remote Objects in Immersive Virtual Environments". Proceedings of the ACM Symposium on Interactive 3D Graphics, pp. 35-38. 1997.
  • Ronald T. Azuma. A survey of augmented reality. Presence: Teleoperators andVirtual Environments, 6(4):355-385. 1997.
  • A Taxonomy of Mixed Reality Visual Displays." IEICE Transactions on Information Systems E77-D (12): 1321-1329

Método de Evaluación

La asignatura consta de una parte teórica y una parte práctica.

La parte teórica se tratará a través de las exposiciones en clase del profesor y las lecturas obligatorias que éste determine. Para evaluar la parte teórica se deberán realizar unos tests en Moodle.

La parte práctica se llevará a cabo a través de trabajos de iniciación a la investigación de carácter individual. Cada estudiante va a profundizar en uno de los siguientes temas:

  • Tecnologías de Realidad Virtual y Realidad Aumentada
  • Interacción en Entornos Virtuales
  • Humanos Virtuales y sus capacidades
  • Entornos Virtuales para Aprendizaje. Tutores virtuales.
  • Aplicaciones de los Entornos Virtuales

Cada alumno elaborará una memoria como resultado de su trabajo de investigación. Esta memoria deberá tener un mínimo de 15 páginas, sin contar las referencias bibliográficas. El trabajo deberá abordar tanto una perspectiva histórica (qué se ha hecho y cuándo), como una perspectiva técnica (descripción de los principales resultados alcanzados, puntos de vista, aportaciones...). Se valorará el esfuerzo crítico y de búsqueda de oportunidades de investigación.

El trabajo podrá consistir también en el diseño de un trabajo experimental. Para ello se elegirá un área de aplicación, se formulará una hipótesis, y se diseñará un procedimiento para contrastar dicha hipótesis.

Por cada documento o artículo que se haya leído en la preparación del informe (aunque finalmente no fuera relevantes y citado en el informe) se debe escribir un breve párrafo de resumen. El informe debe incluir un anexo con todos estos resúmenes.

En horario de clase cada alumno deberá realizar una presentación intermedia de su trabajo, destinada a mostrar el enfoque adoptado para el trabajo, el grado de avance alcanzado, y el plan de trabajo futuro.

Al finalizar la asignatura, y también en horario de clase, cada alumno deberá realizar una presentación final de su trabajo y los resultados alcanzados.

Para cada trabajo de investigación realizado por un alumno, otro alumno actuará de revisor crítico, siendo responsable de evaluar la memoria realizada y la presentación oral. El trabajo de revisión también está sujeto a evaluación por parte del profesor.

Aula

A-6206

Idioma en que se imparte

Inglés

Competencias Específicas

Código, descripción y nivel de cada una de las competencias específicas de la asignatura
Código Competencia Nivel
CEM1 Identificar, a partir del estado de la cuestión, la presencia de problemas de investigación relacionados con la concepción, la construcción, el uso y la evaluación de sistemas sociotécnicos complejos que hagan un uso intensivo de software C
CEM9 Evaluar las tecnologías más innovadoras para la interacción persona-ordenador y juzgar de manera crítica las aportaciones a los problemas de investigación relacionados S

Resultados de Aprendizaje

Código, descripción, competencias asociadas y nivel de adquisición de cada uno de los resultados de aprendizaje de la asignatura
Código Resultado de Aprendizaje Competencias asociadas Nivel de Adquisición
RA-EVI-71 Capacidad de plantear un proyecto de construcción de un entorno virtual inteligente, estableciendo el proceso a seguir, las tecnologías a utilizar, las posibilidades de interacción a ofrecer, y el rol a desempeñar por los agentes virtuales inteligentes, y seleccionar las tecnologías, arquitecturas y herramientas más apropiadas para llevarlo a cabo CEM1, CEM9 S
RA-EVI-72 Capacidad de plantear y llevar a la práctica el diseño de una investigación en el ámbito de la interacción persona-ordenador en el contexto de un entorno virtual inteligente CEM1, CEM9 S
RA-EVI-73 Capacidad de plantear y llevar a la práctica el diseño de una investigación en el ámbito de las capacidades de los agentes virtuales inteligentes CEM1, CEM9 S
RA-EVI-74 Capacidad de plantear y llevar a la práctica el diseño de una investigación en el ámbito de las tecnologías y arquitecturas para entornos virtuales inteligentes CEM1, CEM9 S

Guía de Aprendizaje

Guía de aprendizaje de la asignatura: Entornos Virtuales Inteligentes: Tecnologías, Arquitecturas y Aplicaciones