ErgoVR 建筑設計城市人因工程虛擬現(xiàn)實實驗室
概述
ErgoVR 建筑設計城市人因工程虛擬現(xiàn)實實驗室，基于“人-建筑-環(huán)境”系統(tǒng)工程理論建設，適用虛擬現(xiàn)實環(huán)境下建筑空間設計、智慧建筑、人居環(huán)境舒適性、環(huán)境行為學等研究，可有效的降低設計成本，輔助設計決策，實現(xiàn)循證設計。ErgoVR 建筑設計城市人因工程虛擬現(xiàn)實實驗室可針對城市規(guī)劃、城市設計、建筑設計、室內設計以及景觀設計等不同的領域展開科學量化的研究。
ErgoVR 建筑設計城市人因工程虛擬現(xiàn)實實驗室是以ErgoLAB人機環(huán)境同步平臺為核心，結合ErgoVR人因分析引擎，能夠實現(xiàn)在多種虛擬現(xiàn)實環(huán)境下多模態(tài)數(shù)據(jù)的同步采集與綜合分析，包括生理、腦電、腦成像、動作姿態(tài)、行為、物理環(huán)境等數(shù)據(jù)，為虛擬建筑與景觀設計評價以及相關研究提供了完整的解決方案。
系統(tǒng)組成
(1) 實驗室概述
實驗室可用于進行建筑設計人因相關領域的研究。實驗室主要分為被試間與主試間兩大功能區(qū)域，之間由單向玻璃隔開，使主試間中的研究人員看見被試間內受試者的行為，而受試者看不見主試間，從而減小干擾。其中，被試間為實驗進行的區(qū)域，搭建為虛擬現(xiàn)實測試室，可通過CAVE式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、8K眼動腦電多模態(tài)虛擬現(xiàn)實頭盔或者多人交互虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)進行虛擬現(xiàn)實場景呈現(xiàn)，并可依照測試需求布置所需的多模態(tài)數(shù)據(jù)采集設備，如虛擬現(xiàn)實眼動儀、可穿戴人因生理儀等；被試間中有多個行為觀察攝像頭與拾音器，從不同角度攝取受試者的行為影像并采集受試者的聲音，音視頻信號傳送給主試間中的人機環(huán)境同步平臺進行數(shù)據(jù)分析。主試間為觀察與數(shù)據(jù)分析區(qū)域，布置有語音控制臺，研究人員的指令通過被試間的揚聲器傳送給受試者；主試間還布置有人機環(huán)境同步平臺、人因智能邊緣計算平臺等設備，研究人員可在主試間實時同步采集多模態(tài)人因數(shù)據(jù)并進行分析。
實驗室被試間設置有多模態(tài)人因數(shù)據(jù)采集設備，包括CAVE式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、8K眼動腦電多模態(tài)虛擬現(xiàn)實頭盔、多人交互虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、虛擬聽覺嗅覺觸覺感知模擬系統(tǒng)、虛實時空行為分析系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實雙手交互系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實腦機交互設備、虛擬現(xiàn)實情感交互設備、虛擬現(xiàn)實動作交互設備、表情語音采集儀、行為觀察儀、可穿戴人因生理儀、虛擬現(xiàn)實腦成像儀、可穿戴多模態(tài)腦功能儀、動作捕捉儀以及建筑設計人因測試專家系統(tǒng)等。被試間的產品組成與選型可根據(jù)實際研究需求進行配置。此外，被試間系統(tǒng)的多模態(tài)數(shù)據(jù)采集設備可結合ErgoAI人因智能邊緣計算終端，將計算和數(shù)據(jù)處理能力移至接近數(shù)據(jù)源的終端設備上，進行數(shù)據(jù)的智能化處理和分析。
實驗室主試間設置有多模態(tài)人因數(shù)據(jù)同步采集、分析和邊緣智能設備，包括ErgoLAB人機環(huán)境同步平臺和ErgoAI人因智能評估平臺。其中，ErgoLAB人機環(huán)境同步平臺支持多模態(tài)數(shù)據(jù)同步采集與分析，確保所需要的人、機、環(huán)境三方面的多模態(tài)數(shù)據(jù)可基于同一時間軸進行實時同步，消除事后對齊數(shù)據(jù)分析的負擔，并使數(shù)據(jù)“協(xié)同增效”，多角度綜合印證結果，確保數(shù)據(jù)結果的有效性與準確性。ErgoAI人因智能應用平臺，對接人機環(huán)境同步平臺所同步采集的多模態(tài)數(shù)據(jù)，搭建開放式AI算法應用平臺，能夠為不同AI算法基礎的用戶，提供從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)降噪、數(shù)據(jù)標注、模型訓練、模型評估及部署應用的全流程智能化應用系統(tǒng)。平臺可提供數(shù)千人次數(shù)據(jù)搭建的各類應用數(shù)據(jù)集，涵蓋人員基數(shù)據(jù)集、狀態(tài)數(shù)據(jù)集等，以及數(shù)十種人因工程預訓練模型，包括單模態(tài)狀態(tài)識別模型、多模態(tài)狀態(tài)識別模型等。同時，ErgoAI人因智能應用平臺支持根據(jù)實際研究內容與方向創(chuàng)建數(shù)據(jù)集、訓練并驗證模型，并進行模型部署與實時狀態(tài)預測。
(2) 實驗室示意圖
功能應用
l 多模態(tài)數(shù)據(jù)同步采集分析
l 主客觀數(shù)據(jù)綜合分析
l 無縫對接虛擬現(xiàn)實引擎
l 支持多人交互虛擬現(xiàn)實測試
l 支持多種虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)
l 人工智能評估分析
ErgoLAB多模態(tài)同步方案：
整體概述
ErgoLAB人機環(huán)境同步平臺采用多模態(tài)數(shù)據(jù)時鐘同步技術，平臺可完成完整的實驗和測評流程，包括項目管理-試驗設計-同步采集-信號處理-數(shù)據(jù)分析-人因智能評估-可視化報告，支持基于云架構技術的團體測試和大數(shù)據(jù)管理。
ErgoLAB人機環(huán)境同步平臺采用主客觀結合多模態(tài)數(shù)據(jù)同步采集與多維度驗證的方法，數(shù)據(jù)實時同步種類包含大腦認知數(shù)據(jù)（EEG/BCI腦電儀與腦機接口邊緣計算設備、fNIRS/BCI近紅外腦成像儀），視覺數(shù)據(jù)（Eyetracker眼動儀與視線交互系統(tǒng)），生理數(shù)據(jù)（生理儀含：GSR/EDA、EMG、ECG、EOG、HRV、RESP、TEMP/SKT、PPG、SpO2），行為觀察、肢體動作與面部表情（基本情緒、情緒效價、微表情等）數(shù)據(jù)、生物力學數(shù)據(jù)（拉力、握力、捏力、壓力…），人機交互數(shù)據(jù)（包含人機界面交互行為數(shù)據(jù)以及對應的鍵盤操作，鼠標點擊、懸浮、劃入劃出等；移動終端人機交互行為數(shù)據(jù)以及對應的手指軌跡操作行為如點擊、縮放、滑動等；VR終端界面人機交互行為數(shù)據(jù)及對應的雙手操作拾取、丟棄、控制，VR空間行走軌跡）、以及多類型時空行為軌跡數(shù)據(jù)采集(包括室內、戶外、以及VR環(huán)境不同時空的行走軌跡、行車軌跡、訪問狀態(tài)以及視線交互、情感反應、交互操作行為等數(shù)據(jù)實時同步采集)、以及作業(yè)空間及作業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)（溫度、濕度、噪音、光照、大氣壓、濕度、粉塵等）等客觀量化數(shù)據(jù)；為科學研究及應用提供完整的數(shù)據(jù)指標。
ErgoAI人因智能：
將人工智能技術引入人因工程研究工具，人因工程行業(yè)更加深度，使得實驗環(huán)境不會受限于某一種設備或數(shù)據(jù)指標，采集分析不同典型行業(yè)或學科專業(yè)的人-機-環(huán)境系統(tǒng)交互過程中自然狀態(tài)下的人類行為數(shù)據(jù)，獲取更接近真實人員狀態(tài)的數(shù)據(jù)。平臺還提供覆蓋科研實驗全流程的功能模塊，包括項目管理、實驗設計、同步采集、數(shù)據(jù)分析、綜合統(tǒng)計和可視化報告，結合ErgoAI人因智能邊緣計算平臺為多模態(tài)人機環(huán)境研究提供一站式人因工程+人工智能解決方案。以ErgoLAB人機環(huán)境同步平臺和ErgoAI人因智能邊緣計算平臺為核心的多模態(tài)同步人因智能解決方案大大提高了實驗結果的信效度，同時節(jié)省了研究的人力、物力、時間，提高了研究與測評的整體效率。
基于ErgoAI人因智能多元時序算法底座與人因工程人機環(huán)境數(shù)據(jù)庫，構建人員特定狀態(tài)的預訓練模型，配合高靈活度的訓練方案管理功能，用戶能夠在統(tǒng)一環(huán)境中構建和優(yōu)化模型。 從而實現(xiàn)對人員狀態(tài)的精準實時評估與預警，如負荷狀態(tài)、應激狀態(tài)、疲勞狀態(tài)、情景意識和注意能力等。
Kingfar公司介紹：
北京津發(fā)科技股份有限公司是專精特新重點小巨人，知識產權優(yōu)勢企業(yè)、高新技術企業(yè)、科技型中小企業(yè)；旗下包含北京人因智能工程技術研究院和北京人因工程設計院等科技研發(fā)機構，并聯(lián)合共建了北京市企業(yè)技術中心、北京本科高校產學研深度協(xié)同育人平臺、蘇州市重點實驗室、湖南省工程實驗室、山東省工程研究中心等多個科技創(chuàng)新平臺。
津發(fā)科技承擔和參與了多項重點研發(fā)計劃、工信部高質量發(fā)展專項、自然科學基金等課題基金。擔任全國信標委XR擴展現(xiàn)實標準化組副組長單位，工信部元宇宙標準化工作組關鍵技術組聯(lián)合組長單位；津發(fā)科技創(chuàng)新研發(fā)了國產化自主可控的人因工程與人因智能邊緣計算系列信創(chuàng)產品與技術，榮獲多項省部級科學技術獎勵；津發(fā)科技主持和參編國際/、行業(yè)/團體標準20余項、榮獲30余項省部級新技術新產品認證，全球申請專利超過500項、100余項國際和注冊商標、130余項軟件著作權；已服務全國高等院校和裝備科技工業(yè)科研院所應用示范，并已支撐國內科研學者和科技工作者發(fā)表中英文學術論文超過1000篇。
