Väitös, vuorovaikutteiset järjestelmät, MA Tim Moesgen

Väitöskirjan nimi: Understanding and Designing Thermal Motion Feedback for Immersive Experiences

Väittelijä: Tim Moesgen
Vastaväittäjä: Prof. Jan van Erp, The Netherlands Organisation for Applied Scientific Research & University of Twente, Alankomaat
Kustos: Prof. Yu Xiao, Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulu

Lämpö on jotain, mitä yleensä pidämme kiinteänä aistimuksena, lämpimänä tai kylmänä, läsnä tai poissaolevana. Mutta lämpö voi myös liikkua ihon läpi, levitä, ajelehtia, vetäytyä. Tämä väitöskirja kysyy, miten tätä lämmön liikkuvaa laatua voidaan ymmärtää, suunnitella ja käyttää teknologiassa, erityisesti virtuaalitodellisuudessa.

Suurin osa ihmisen ja tietokoneen vuorovaikutuksen lämpörajapintoja koskevasta tutkimuksesta on tarkastellut lämpöä staattisena ja paikallisena, joka toimitetaan yhteen kohtaan kehossa kerrallaan. Lämmön dynaaminen, liikkuva luonne on saanut paljon vähemmän huomiota, vaikka se on keskeinen osa sitä, miten ihmiset todella kokevat lämpöä jokapäiväisessä elämässä, auringonvalon muuttuvasta lämmöstä saunan lämpöaaltoon.

Tutkimus alkoi kuuntelemalla ihmisten omia kertomuksia lämmöstä. Haastattelujen, kehokartoituksen ja käytännön arviointiharjoitusten avulla tutkimuksessa selvitettiin, miten ihmiset kokevat koko kehon lämmön perinteisessä suomalaisessa saunassa. Tämä pohjasi tutkimuksen elettyyn kokemukseen ja tunnisti lämmön ominaisuuksia, kuten sen liikettä, rakennetta ja voimakkuutta, jotka voisivat vaikuttaa lämpöteknologian suunnitteluun.

Tämän pohjalta tutkimus kääntyi itse kehoon suorittamalla kontrolloidun kokeen kyynärvarrella testatakseen, voitaisiinko jatkuvan lämpöliikkeen tunne luoda aktivoimalla sarja pieniä lämmityselementtejä peräkkäin. Tulokset vahvistivat, että ihmiset kokevat tämän tasaisena, jatkuvana liikkeenä, vaikka vain ihon kiinteitä pisteitä lämmitetään.

Nämä löydökset sisällytettiin sitten toimivaan prototyyppiin: puettavaan lämpölaitteeseen, joka on integroitu virtuaalitodellisuussaunakokemukseen. Verrattaessa liikkuvaa lämpöä samanaikaisesti useisiin pisteisiin syötettyyn lämpöön tutkimuksessa havaittiin, että liikkuva lämpö tuntuu vähittäiseltä ja leviävältä, kun taas kerralla syötetty lämpö tuntuu voimakkaammalta ja välittömämmältä. Tämä paljasti kompromissin liikkeen tunteen ja intensiteetin tunteen välillä, mikä on tärkeä näkökohta kaikille, jotka suunnittelevat useita lämmityselementtejä sisältäviä lämpölaitteita.

Lopullisessa tutkimuksessa tarkasteltiin, miten ihmisten näkemä vaikuttaa siihen, mitä he tuntevat. Kun visuaalinen liike virtuaaliympäristössä vastasi lämmön suuntaa, ihmiset arvioivat lämmön suunnan tarkemmin. Kun nämä kaksi olivat ristiriidassa, tarkkuus heikkeni. Tämä osoittaa, että lämpöhavaintoa virtuaalitodellisuudessa ei voida suunnitella erillään sitä ympäröivästä visuaalisesta kokemuksesta.

Yhteenvetona voidaan todeta, että löydökset tarjoavat uutta, testattua tietoa siitä, miten liikkuvaa lämpöä havaitaan ja miten se voidaan rakentaa interaktiivisiin järjestelmiin. Ne nostavat esiin myös metodologisen näkökohdan: tavalliset arviointiasteikot eivät sovellu hyvin dynaamisten, ruumiillistettujen kokemusten, kuten liikkuvan lämmön, tallentamiseen, ja väitöskirjassa esitetään sen sijaan käyttäytymismittausten, laadullisten selitysten ja itsearviointityökalujen yhdistämistä.

Laajemmin ottaen väitöskirja ehdottaa muutosta siinä, miten suunnittelijoiden tulisi ajatella lämpöteknologiaa. Sen sijaan, että yritettäisiin suunnitella jollekulle tietty lämpökokemus, tuottavampi lähestymistapa on suunnitella olosuhteet, joissa ihmisen oma ruumiillinen lämpökokemus voi avautua. Tällä työllä on merkitystä virtuaali- ja lisätyn todellisuuden, puettavan teknologian ja minkä tahansa sovelluksen kannalta, jossa realistisen, liikkuvan lämmön tunne voi parantaa immersiota.

Avainsanat: Lämpökokemus, lämpöliikeilluusio, havaitseminen, puettava teknologia, VR, immersio

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu

Yhteystiedot:
https://www.linkedin.com/in/tim-moesgen/ 
tim.moesgen@aalto.fi