- Foi criado um sistema completo de VR para ratos, permitindo que um rato real controlasse e explorasse o jogo clássico DOOM
- O sistema é composto por bola de rastreamento de movimento, headset panorâmico, gatilho de entrada e circuito de recompensa, com todo o hardware e software disponibilizado como código aberto
- A segunda versão (V2) foi aprimorada com sensores mais precisos, tela AMOLED com campo de visão de 180° e peças modulares impressas em 3D
- Um software de controle baseado em Python processa em tempo real movimento, recompensa e integração com o jogo por meio da comunicação entre Raspberry Pi e PC
- Os ratos realmente exploraram o espaço virtual e realizaram ações de tiro, mostrando novas possibilidades para pesquisa em comportamento animal e desenvolvimento de sistemas interativos
Visão geral do projeto
- Foi construído um ambiente de VR personalizado para permitir que ratos jogassem DOOM
- Componentes: bola de esteira com rastreamento de movimento, headset panorâmico, gatilho de entrada e circuito de recompensa
- Todas as peças são oferecidas como código aberto, junto com projetos para impressão 3D, esquemas elétricos, firmware e software de controle
- A versão inicial (V1) foi desenvolvida em Nova York e só permitia treinamento simples de corrida em corredores, mas evoluiu na V2 para um sistema totalmente modular
- As peças metálicas foram projetadas e fabricadas em colaboração com a SZURWIN KFT
Comparação entre V1 e V2
- V1
- Só permitia a estrutura básica da bola e treinamento de avanço
- Sensores e estrutura mecânica simples, sem tela panorâmica
- V2
- Um novo mecanismo de acionamento da bola proporciona movimento mais suave
- Equipada com tela AMOLED com campo de visão horizontal de 180° e vertical de 80°
- Sensores atualizados para rastreamento mais preciso dos movimentos
- Sistema de recompensa reforçado com motor misturador
- Peças modulares impressas em 3D e maior estabilidade eletrônica
- Devido à idade dos ratos, não foi possível realizar uma validação comportamental completa, mas o sistema em si funcionou normalmente
Configuração de hardware
- Estrutura geral
- Composta por uma esteira esférica que detecta o movimento do rato, gatilho para tiro, tela panorâmica e sistema de recompensa com água açucarada
- Todos os dispositivos são instalados sobre uma estrutura modular de alumínio, formando um ambiente experimental independente
- Interface visual
- Headset AMOLED dobrável que envolve a cabeça do rato sem interferir no espaço dos bigodes
- Bicos de jato de ar posicionados perto dos bigodes esquerdo e direito transmitem eventos do jogo, como colisões com paredes
- Inclui tubo do dispensador de recompensa e slot para pequeno alto-falante
- Detecção de movimento
- O movimento é rastreado por sensor óptico em uma bola de rotação livre e convertido em movimento dentro do jogo
- A função motorizada permite simular trajetos durante o treinamento
- Entrada de gatilho
- Dispositivo de tiro em forma de alavanca, puxado pelo rato com as patas dianteiras, com mola e encoder rotativo
- Um motor de passo permite demonstração automática, ajudando no treinamento que relaciona estímulos visuais e ações
- Sistema de recompensa
- Dosagem precisa de água açucarada em unidades de 10 μL, controlada por bomba, sensor de pressão e válvula solenoide
- O misturador mantém a concentração constante e fornece recompensa imediata sincronizada com eventos do jogo
- Limitações
- Dependendo do tamanho ou temperamento do rato, é necessário ajustar a posição do gatilho e o fluxo da recompensa
Arquitetura de software
- Um sistema de controle modular baseado em Python gerencia todo o loop
- Funções principais: captura de movimento, controle da bola, detecção do gatilho, distribuição de recompensa, integração com DOOM e lógica de treinamento
- Integrado ao ambiente ViZDoom para executar controle comportamental em malha fechada em tempo real
- Comunicação TCP entre PC e Raspberry Pi
- Pi: leitura de sensores, acionamento da bola e controle de recompensa
- PC: execução do jogo, processamento de dados e envio de comandos de alto nível
- Todos os componentes podem operar em modo manual ou automático, com parâmetros configurados no código Python
- Limitações
- Não há função de calibração automática, então é necessário verificar manualmente o alinhamento dos sensores e o tempo da recompensa
- Alguns firmwares de microcontroladores precisam de ajuste conforme as variações do hardware
Resultados experimentais
- Os ratos conseguiram explorar o ambiente virtual e acionar o gatilho de tiro
- Cada indivíduo precisou de cerca de 2 semanas de adaptação
- Embora o treinamento avançado completo não tenha sido concluído, foram confirmados resultados positivos em engajamento com o sistema e capacidade de resposta
- Limitações
- Faltam estudos sobre treinamento de longo prazo e variabilidade entre indivíduos
- O impacto da exposição à VR na saúde dos ratos requer mais pesquisa
Planos futuros
- O Rat VR Build Guide está em produção, e será oferecido suporte de montagem para pesquisadores ou makers interessados
- A YoloRun.Capital está investindo em projetos criativos e experimentais como este
- Novas ideias são bem-vindas
Equipe
- Viktor Tóth – responsável pelo treinamento dos ratos
- Sándor Makra – projeto de eletrônica
- Ákos Blaschek – documentação e disponibilização em código aberto
2 comentários
Fico me perguntando se isso é aceitável do ponto de vista da ética em experimentos com animais. Houve até quem apontasse isso nos comentários do Hacker News.
Comentários no Hacker News
Só acho uma pena que todas as peças tenham sido publicadas apenas como arquivos STL. Se também disponibilizassem modelos paramétricos ou os arquivos-fonte, seria possível fazer iterações de design muito mais rápido. Por exemplo, se alguém quisesse testar com um gato ou outro animal em vez de um rato, não bastaria apenas ajustar a escala; seria preciso refazer tudo do zero.
Também seria legal acrescentar uma estimativa de custo à BOM (lista de materiais). Não precisa ser exata, mas ajudaria a ter uma noção rápida do orçamento do projeto e a encontrar pontos de redução de custo com mais facilidade.
Por fim, também fiquei curioso para saber se os ratos gostaram de Doom ou se preferiram outros jogos. Perguntas assim talvez ajudem a entender melhor a personalidade e as preferências dos animais. Obrigado por disponibilizar isso como open source; estou ansioso para ver os próximos avanços
Para animais menores que ratos (por exemplo, camundongos), seria preciso redesenhar todo o equipamento, e para gatos seriam necessárias bolas maiores e molas mais fracas. Também quero muito fazer algum dia um setup de VR para gatos.
Neste experimento, os ratos não chegaram a jogar Doom de fato; eles estavam apenas na fase de se acostumar com o ambiente. Em um setup anterior, eles entenderam a relação entre recompensa e comportamento e ficaram realmente engajados.
Jogos em primeira pessoa parecem naturais para o que os ratos gostariam. Obrigado pelo feedback, e espero que um dia VR para pets vire realidade
Os ratos, que evoluíram mais rápido que os humanos, acabaram criando robôs chamados Rodot e dominaram a humanidade. Antes que os humanos sequer preparassem suas defesas, a revolta dos ratos já havia se tornado realidade
Esse tipo de atraso só gera frustração em vez de recompensa de aprendizado, então isso realmente precisa ser corrigido
É uma liga de VR realmente incrível, então é uma pena que o projeto não tenha continuado
Talvez fosse diferente se houvesse uma estrutura em que os animais pudessem participar voluntariamente, mas, caso contrário, isso restringe sua liberdade e pode causar danos psicológicos e físicos.
Como alguém que defende os direitos dos animais, acho mais desejáveis métodos alternativos ou formas de participação voluntária
Link da matéria da BBC