Aplicaciones de la Realidad Virtual e Inteligencia Artificial en la

Aplicaciones de la Realidad Virtual e Inteligencia Artificial
en la Enseñanza del Idioma Inglés
D. en C. Miguel Ángel García Ruiz
Facultad de Telemática, Universidad de Colima
Ave. Universidad 333, Colima, Col., México
Correo electrónico: [email protected]
Página Web: http://docente.ucol.mx/~mgarcia/
Resumen. Los ambientes de realidad virtual (RV) han sido aplicados en
diversos campos del conocimiento, utilizándose como herramientas educativas,
de trabajo, de investigación, y de entretenimiento. La RV se ha utilizado hasta
hace poco en computadoras de escritorio funcionando de manera local, aunque
recientemente se ha realizado investigación y desarrollo acerca de aplicaciones
de RV en red y últimamente el uso de ambientes virtuales distribuidos
utilizando redes inalámbricas, aprovechando sus características de dispositivos
móviles de uso a cualquier hora - en cualquier lugar (anytime-anywhere).
Además, la RV se ha aplicado satisfactoriamente en computadoras portátiles y
en asistentes personales digitales (PDA, por sus siglas en inglès), siguiendo el
desarrollo tecnológico del cómputo móvil actual, incluyendo la aplicación de
la Inteligencia Artificial. Actualmente, la tecnología de realidad virtual se ha
investigado para llevar a cabo la enseñanza de idiomas, donde podemos
encontrar diversas aplicaciones, en especial en la enseñanza del idioma inglés.
Breve Introducción a la Realidad Virtual
La realidad virtual (RV) es un tipo de tecnología que puede ser definida como un espacio
tridimensional gráfico, táctil, visual o auditivo (también llamado ambiente o “mundo”
virtual) generado por computadora, donde los usuarios pueden interactuar y navegar en
ese espacio utilizando aparatos especiales (Sherman y Craig 2003, Whitelock, 2000). La
RV presenta tres características esenciales: Ésta produce el efecto de inmersión; esto es,
cuando el usuario siente que está “adentro” o presente en el ambiente virtual, es
interactiva, porque podemos seleccionar o manipular algún objeto dentro del ambiente
virtual y es multisensorial, cuando los usuarios del ambiente virtual usan más de un
sentido sensorial para interactuar con éste.
Además de poder utilizarse por una persona, un ambiente de realidad virtual puede ser
accedido por dos o más personas. La realidad virtual de colaboración (también llamada
multiusario, o con ambientes virtuales distribuidos) es un sistema de RV que contiene un
ambiente virtual gráfico compartido entre varios usuarios, pudiendo funcionar en una red
local o amplia (Internet), en el cual los usuarios se pueden comunicar por medio de
ventanas de mensajes de texto (llamado chat en inglés), gestos, o voz síncrona y dichas
maneras de comunicarse generalmente se encuentran embebidas o son parte del sistema de
realidad virtual. Este tipo de realidad virtual también podemos llamarla concurrente, ya
que puede ser usada de manera cooperativa, donde dos o más personas pueden interactuar
en conjunto hacia una meta u objetivo en común. En el contexto de la tecnología de redes
de computadora, un ambiente de realidad virtual inalámbrico es una aplicación móvil de un
ambiente virtual de colaboración, la cual utiliza una red inalámbrica para el intercambio
de datos entre los participantes del ambiente virtual, incluyendo el envío de la voz sobre IP
(VoIP, por sus siglas en inglés), la distribución de imágenes, gestos, sonido, texto y gráficas
dentro del ambiente virtual. La red inalámbrica puede ser accedida por medio de
computadoras portátiles (laptops) y en un futuro próximo inclusive por medio de asistentes
personales digitales (PDA).
La tabla 1 muestra una lista de programas de realidad virtual para crear ambientes
virtuales y para acceder a mundos virtuales compartidos en la Internet.
Nombre del
programa
URL
Distributed
Interactive Virtual
Environment (DIVE)
http://www.sics.se/dive
VR Juggler
http://www.vrjuggler.org
Second Life
http://secondlife.com
Leng. de
programación X3D
http://www.web3d.org/x3d/
Avango
http://www.avango.org
World2World
http://www.sense8.com
Tabla 1. Lista de programas para llevar a cabo la realidad virtual de
colaboración.
El concepto de realidad virtual no es nuevo. Fue creado en los años cincuenta y
cristalizado en los años sesenta cuando Morton Heilig, un cineasta estadounidense,
concibió, describió y patentó por primera vez un aparato al que le llamó Sensorama,
parecido a un videojuego. Éste constaba de una proyección de una película que podía ser
vista por una persona, percibiendo aromas, viento y movimiento dentro del mismo, como
parte de la recreación de la película proyectada dentro del aparato (Sherman y Craig,
2003). La realidad virtual no tuvo avances significativos sino hasta principios de los años
ochenta, debido a que hasta esas fechas las computadoras personales no eran lo
suficientemente poderosas en cuanto a capacidad de procesamiento, memoria y despliegue
gráfico. Actualmente, la realidad virtual se aplica en muchos campos del conocimiento y
la técnica, desde la industria química y farmacéutica, pasando por la medicina y la
psicología, hasta la exploración de petróleo. Otra de sus aplicaciones se da en la
educación, aplicándose desde inicios de los años ochenta en el mundo, pero en México
quizás se aplica desde hace apenas una década, de lo cual se explicará a continuación.
La Realidad Virtual en la Educación
Youngblut (1998) muestra en su reporte una amplia lista de ambientes virtuales y
proyectos de investigación sobre realidad virtual aplicados a la educación. En la mayoría
de ellos se muestra un uso positivo de la exploración y la motivación que experimentan
los estudiantes al utilizar ambientes virtuales educativos, soportando el aprendizaje
significativo, experiencial y constructivista. Algunas investigaciones como la realizada
por Roussou (2004) y Kyoung et al. (2001) apuntan que los ambientes virtuales
multisensoriales y experienciales son una continuación de los juegos de video recientes, y
hay que aprovechar las características de estos últimos para utilizarlas en otros contextos
como el educativo para incrementar la motivación y participación en los niños y jóvenes
en actividades de aprendizaje (Robertson y Good, 2004; Aylett y Louchart, 2003). Todo
esto se basa en teorías sólidas acerca del aprendizaje y tecnologías en la educación
(Bruner y Tally, 1999).
Algunos juegos de video se apegan a la definición de realidad virtual, ya que producen
inmersión y son multisensoriales, tales como el Halo o el Flight Simulator, por lo que
estos y otros juegos similares se pueden clasificar como de realidad virtual. Además, los
juegos de video pueden proveer cuatro tipos motivación intrínseca: reto, curiosidad,
control y fantasía (Malone y Lepper, 1987). Es notorio ver que la mayoría de los niños y
adolescentes (y algunos adultos) llegan a tener un alto grado de concentración, y
experimentan reacciones fisiológicas como sudoración e incremento del ritmo cardiaco,
reacciones características de una fuerte inmersión, cuando juegan un juego de video como
los ya mencionados. Por lo anterior, tenemos mucho que aprender y tomar de las técnicas
de los juegos de video para su aplicación en las tecnologías aplicadas a la educación, y
aprovechar las características de inmersión, multisensorialidad y motivación que proveen
éstas para que los alumnos se sientan inmersos, concentrados y motivados en una
situación de aprendizaje.
La Inteligencia Artificial ha sido definida como la rama de la computación que se basa en
la creación de programas y máquinas que simulan la inteligencia humana. Una de las
subramas de la Inteligencia Artificial que se ha aplicado a la realidad virtual educativa han
sido los agentes, definidos por Russell y Norvig (2003) como un ente basado en software
o hardware que percibe datos de un ambiente particular por medio de sensores y actúa en
consecuencia a través de efectores. Los agentes en ambientes virtuales han sido utilizados
como un tutor o profesor virtual para ayudar a estudiantes a realizar actividades técnicas o
para aprender conceptos científicos, principalmente.
Una de las primeras aplicaciones de los agentes inteligentes pedagógicos en la realidad
virtual es la descrita por Rickel y Johnson (1998). Estos investigadores desarrollaron un
agente llamado Steve, el cual funge como instructor-tutor de estudiantes de mecánica
naval. Steve les explica procedimientos y actividades de mantenimiento acerca del motor
de un barco y además revisa y corrige las actividades realizadas por el estudiante. La
comunicación del agente hacia el alumno se realiza con voz sintetizada y gestos. El agente
percibe la presencia y actividades del alumno por medio de reconocimiento de voz y
observando los gestos del estudiante en el ambiente virtual.
Aplicaciones de la Realidad Virtual e Inteligencia Artificial en la Enseñanza de una
Segunda Lengua
El Cuerpo Académico 65 de la Facultad de Telemática de la Universidad de Colima se
encuentra desarrollando un ambiente de realidad virtual educativo, con el objetivo de
realizar investigación acerca del mismo y su futura aplicación en clases del idioma inglés.
La Figura 1 muestra la captura de una pantalla del ambiente de realidad en desarrollo,
llamado Realtown. Éste está siendo programado en el sistema DIVE (Distributed
Interactive Virtual Environment), desarrollado por el Instituto Sueco de Computación, el
cual es open source y puede ser obtenido en: www.sics.se/dive. Realtown es un pequeño
pueblo simulado, donde los estudiantes pueden recorrer sus calles y practicar comprensión
auditiva, verbos y conceptos en inglés.
Figura 1. Aspecto del pueblo virtual Realtown
El ambiente virtual de Realtown se encuentra en fase de prototipo, ya que se necesita
realizar ajustes en cuanto a la calidad de las texturas (imágenes) y para que éste tenga una
mejor usabilidad (facilidad, satisfacción, eficacia y eficiencia de uso) por parte de los
estudiantes. Se planea integrar agentes inteligentes pedagógicos que hagan las veces de
habitantes virtuales, para que interactúen con los estudiantes que accedan al ambiente
virtual y así poder mantener prácticas de conversación y recreación de situaciones del
mundo real que los estudiantes pudieran vivenciar en otro país.
La realidad virtual se ha aplicado en otros proyectos de investigación y desarrollo de
aprendizaje de una segunda lengua en el mundo. Recientemente, los agentes inteligentes
se han utilizado en ambientes de realidad virtual para la enseñanza del idioma árabe. Los
militares de los Estados Unidos están utilizando ambientes de realidad virtual, muy
parecidos a los videojuegos actuales, para enseñar árabe a los soldados que serán enviados
a Irak. Los agentes simulan personas que viven en una pequeña localidad de ese país del
Oriente Medio, los cuales conversan con los soldados en entrenamiento y así poder estar
inmersos en el ambiente. Evaluaciones iniciales de estos sistemas de realidad virtual han
demostrado ser eficaces para la enseñanza de un idioma extranjero (Johnson et al., 2004).
Conclusión
La tecnología de realidad virtual en la educación llegó para quedarse, ya que ha
demostrado ser útil en actividades de enseñanza-aprendizaje de idiomas. Basándose en la
tecnología de redes actual, no es necesario realizar grandes inversiones de dinero o
esfuerzo para implementar un sistema de realidad virtual que funcione de manera eficaz y
eficiente, donde se pueden aprovechar las características técnicas actuales de dispositivos
móviles (laptops o PDAs). La ventaja principal de la RV de colaboración, y en especial si
el acceso es móvil por medio de una laptop, es que se puede usar a cualquier hora - en
cualquier lugar (anytime-anywhere). Las tendencias de su uso a futuro indican que se
aplicará con mayor frecuencia en el entrenamiento técnico y en la educación en general
con una mayor integración de información sensorial en computadoras móviles con
ambientes virtuales, utilizando eficientemente el ancho de banda en redes inalámbricas.
Agradecimientos
Esta investigación es apoyada por el Fondo Mixto CONACYT-Gobierno del Estado de
Colima, proyecto Tecnología de Realidad Virtual de Colaboración Aplicada a la Práctica y
Comprensión del Idioma Inglés, clave Colima-2008-C01-83651.
Referencias
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Brunner, C.B., & Tally, W. (1999). The new media literacy handbook: An educator's
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