Область пространственных вычислений, и в частности виртуальная реальность (VR), широко исследовалась на предмет нового подхода к обучению и повышению производительности. Однако современные головные дисплеи (HMD) способны создавать иммерсивную виртуальную реальность (IVR), которая нарушает ограничения двухмерной перспективы, предоставляя людям захватывающий и реалистичный опыт восприятия. До нынешнего времени бытовало мнение, что визуальные, слуховые и тактильные компоненты, позволяют пользователям воспринимать виртуальный мир, как если бы он был реальным, что позволяет улучшить производительность, обучение и понимание виртуальной среды.
Перспективы виртуальной реальности в трёхмерном восприятии трактуются, как уникальный эффективный и воплощённый опыт изучения пространственных концепций. Но эти мнения зависят от идеи, что исследование, перемещение и изучение пространственных аспектов в виртуальной среде будет соответствовать или превосходить аналогичный опыт в неиммерсивной виртуальной реальности.
Предполагалось, что иммерсивная виртуальная реальность позволяет участникам лучше понимать пространственные отношения и расстояния, создавать чёткие и подробные мысленные карты и развивать пространственные навыки. IVR стал популярным инструментом для исследователей, стремящихся моделировать реальный мир, чтобы понять пространственное обучение и процессы человека, такие как хирургия, физика или инженерия.
Однако недавние исследования оспаривают это представление. Сравнивая различные уровни погружения с точки зрения эффективности обучения, учёные зафиксировали снижение уровня обучения в иммерсивном состоянии с использованием HMD по сравнению с неиммерсивным состоянием. Снижение объёма усваемого материала связано с дополнительной когнитивной нагрузкой на мозг. Аспекты слуховой и зрительной рабочей памяти человека обычно ограничены, поэтому одновременно мозг может сохранить только несколько выборочных, самых значимых, элементов восприятия. Перегрузка умственных способностей пользователя отвлекает от процесса обучения, а распределение умственных ресурсов на второстепенные задачи связано с снижением производительности.
Ещё одним ограничением IVR является распространённость симуляционной болезни, разновидности укачивания, возникающей во время сеанса обучения, которая может привести к головокружению и тошноте. Некоторые учёные использовали термин «киберболезнь» для обозначения подобных симптомов, потому теперь эти термины обычно используются как синонимы. Некоторые исследования показали, что до 60% пользователей испытывают некоторый дискомфорт при трёхмерном глубоком погружении в виртуальную среду. Неблагоприятные симптомы киберболезни могут даже негативно повлиять на способность пользователей пройти полное обучение, так как начинают хуже усваивать материал даже в обычной реальности.
Ещё одним, условно негативным аспектом такого способа обучения является мультисенсорный опыт и навигационный (основанный на определении местоположения). Несомненно, что новые современные технологии обеспечивают новую парадигму виртуальной среды, по сравнению с неиммерсивным познанием нового материала, в котором люди не являются внешними наблюдателями, а активно участвуют в виртуальном мире. Это уникальное качество может обеспечить субъективное ощущение полной вовлеченности в процесс, часто описываемое как «чувство присутствия». Его не следует путать с объективными техническими характеристиками устройства, поскольку качественные факторы технологии называются «глубоким погружением». Высокий уровень ощущения присутствия обычно повышает эффективность самой виртуальной среды, но были обнаружены некоторые доказательства роли присутствия в снижении общего восприятия информации.
Термин «пространственные способности» охватывает широкий спектр задач, включая, помимо прочего, пространственные память, ориентацию, визуализацию и восприятие. Обобщение этого термина, применительно к серьёзному обучению, делает не совсем понятным, когда и при каких условиях IVR может улучшить результаты пространственного обучения. Исследования показывают, что с развитием мощных серверных решений, такие факторы погружения, как более высокая частота кадров, меньшая задержка отклика на действие и более широкое поле зрения, усиливают причины возникновения киберболезни.
Симуляционная болезнь вызвана несоответствием между воспринимаемой сенсорной стимуляцией и обнаружением вестибулярной системой незнакомых движений и зрительных сигналов. В обучающих моделях иммерсивной виртуальной реальности, где пользователям предоставляются реалистичные сенсорные сигналы, предполагающие движение (например, визуальные, а иногда и слуховые), отсутствие соответствующего физического движения может привести к тому, что мозг будет получать противоречивую информацию, что и приводит к вышеозначенным симптомам.
Однако существуют некоторые свидетельства более тонкой связи между глубоким погружением и возникновением киберболезни. Следуя логике теории сенсорного несоответствия, иммерсивные элементы, уменьшающие сенсорное несоответствие между реальным и виртуальным мирами, должны уменьшить симптомы недомогания. Однако, самая современная комплексная система виртуальной реальности с идеальной симуляцией всех чувств, включая зрение, движение, осязание и звук, будет практически неотличим от реального мира, не исключила возможность сенсорного несоответствия. Тем не менее, многие учёные до сих пор утверждают, что среда с высоким уровнем погружения может, при определённых условиях, способствовать обучению за счёт повышения реализма, интереса и мотивации, тем самым потенциально снижая когнитивную нагрузку.
Недавно исследователи обнаружили прямую корреляцию между повышенным уровнем погружения, развитием симптомов симуляционного недомогания, потерей пространственной ориентации и худшими результатами обучения. Авторы исследования зафиксировали, что увеличение уровня присутствия можно объяснить необходимостью учащихся интерпретировать сложные виртуальные пространства, будучи вовлечёнными в которые, они могут перенасытить свои когнитивные способности. Это приводит к снижению эффективности обработки информации и результатов обучения.
Тем не менее, глубокий уровень погружения стал преимуществом в ряде медицинских дисциплин, таких как хирургия и травматология. По-видимому, для этих студентов со специфическими профессиональным восприятием, направленное влияние между уровнем реализма виртуальной среды и результатами обучения зависит больше от содержания моделирования. Для других специальностей снижение эффективности в обучении было связано с добавлением постороннего фактора, возникающего из-за перцептивного реализма, который не имел прямого отношения к целям обучения. Элементы кропотливо проработанной виртуальной среды могут служить «соблазнительными деталями», которые отвлекают когнитивные ресурсы от основной цели — целевого познания учебного материала.
