Universum i virtuell verklighet: ett pilotprojekt i rymdforskning

Florian Unger, masterstudent vid Institutionen för data- och systemvetenskap (DSV), fick idén till projektet när han besökte DSV:s teknologihub Extrality Lab. Där visade OKC-forskaren professor Jens Jasche upp en VR-installation skapad inom Manticore-projektet för utåtriktad verksamhet. Det fick Florian att fundera över om VR kunde användas inom faktiskt forskningsarbete.

"Det här är ett pilotprojekt för att ta reda på om det finns någon faktisk nytta med de här teknikerna — vilka utmaningar, hinder och skäl det finns till att kosmologer inte använder dem", säger Florian.

Enkätstudier av den bredare astronomiska forskarvärlden indikerar att färre än en tredjedel av alla forskare någonsin har använt immersiva visualiseringar i sitt arbete. Men att fråga personer som aldrig prövat VR vad de inte gillar med det är inte en särskilt användbart. Florians masterprojekt satte i stället headsetet i händerna på aktiva kosmologer vid OKC för att analysera hur forskarna interagerar med informationen på plats i VR.

Vad VR tillför

Datasetet kommer från Manticore-projektet, som leds av Jasche och hans kollegor — en bayesiansk "digital tvilling" som rekonstruerar universums initialvillkor utifrån mörk materia i 3D. Målet är att skapa den mest detaljerade modellen av det lokala universum som finns tillgänglig idag. De strukturer som intresserar forskarna är det kosmiska nätets tre beståndsdelar: täta kluster där galaxer ansamlas, filamenten som löper mellan dem, och tomrummen (eng. voids), däremellan. I stället för en stjärnhimmel, tänk dig en härva spindelnät uppspänd mellan knutpunkter, med tomma rum mellan trådarna.

Rymdforskare brukar märka ut de här strukturerna på samma sätt som röntgenläkare har läst datortomografier sedan 1970-talet: genom att bläddra igenom enskilda tvärsnitt/skivor i 2D och rekonstruera 3D-formen mentalt.

Var och en av de tolv deltagarna utförde märkningsuppgiften en gång på en platt skärm och sen i IDaVIE, ett VR-verktyg med öppen källkod som ursprungligen byggdes av sydafrikanska forskare för MeerKAT-radioteleskopets observationer. Inom en begränsad tidsbudget på fem minuter täckte deltagarna mer än en dubbelt så stor volym i VR som på den platta skärmen. Dessutom fördelade deltagarna arbetet jämnt genom kuben i stället för att koncentrera sig på ett smalt band av skivor.

Deltagarnas egna upplevelser pekade åt samma håll som mätresultaten.

"Forskarna blev till stor del väldigt fascinerade av det, och positivt överraskade rent generellt. De flesta hade gärna velat integrera det här i sitt arbetsflöde på ett eller annat sätt", säger Florian.

"Men för just de arbetsflödena behöver verktyget bli enklare att integrera i deras pipelines."

Analysarbetet avslutades nyligen, och Florians utkast till uppsats granskas nu av handledaren Luis Quintero, biträdande lektor vid DSV.

Framtida tillämpningar

Flera av deltagarna föreslog oberoende av varandra en hybridlösning som lovande nästa steg: en algoritm gör en första grovmärkning som en människa sedan korrigerar och förfinar i VR. Ett annat spår är dialogen med utvecklarna av IDaVIE i Sydafrika, som sannolikt är intresserade av återkoppling som är förankrad i kosmologernas faktiska arbetsflöden. Till exempel bättre ångra-funktion, kontroll över genomskinlighet, möjlighet att lägga flera dataset ovanpå varandra, och fler stödfunktioner som ligger inne i headsetet, så att forskarna inte behöver ta av det mitt i arbetet.

Utanför akademin kan projektet eventuellt öppna dörren för framtida samtal med industripartners som arbetar med immersiv analys, även om något sådant samarbete ännu inte har inletts. VR har fortfarande en bit kvar innan tekniken kan bli gångbar som analysverktyg i kosmologins dagliga arbete, men den tekniska tröskeln har sjunkit tillräckligt mycket för att studier som den här ska kunna testa teknikens potential under verkliga förhållanden.