Equipo CI

Nuestros proyectos de implementación de CI-TEAM desarrollan un entorno de investigación interdisciplinario para preparar una fuerza de trabajo con capacidad cibernética en las geociencias, la informática, los estudios de ciencia y tecnología, la antropología y la física. Involucramos a los estudiantes en equipos interdisciplinarios para desarrollar, utilizar y difundir conjuntamente herramientas y técnicas de ciberinfraestructura (CI) utilizando la realidad virtual (VR) y la visualización científica para la investigación y la educación a través de tres temas interdisciplinarios.

El proyecto en curso se basa en los conocimientos y la experiencia que hemos adquirido a lo largo de más de una década de colaboración interdisciplinar en el KeckCAVES, que ofrece tanto un entorno fértil para la investigación interdisciplinar como entornos de realidad virtual interactivos y envolventes únicos que permiten a los usuarios visualizar y analizar conjuntos de datos grandes y complejos.

DIRE: Entorno de investigación dinámico e interdisciplinario para atraer y desarrollar una fuerza de trabajo preparada para el ciberespacio en las geociencias, las ciencias sociales y la informática

Este proyecto desarrolló un entorno de investigación interdisciplinar para preparar una mano de obra con capacidad cibernética en las geociencias, la informática, los estudios de ciencia y tecnología, la antropología y la física. El proyecto involucró a los estudiantes en equipos interdisciplinarios para desarrollar, utilizar y difundir conjuntamente herramientas y técnicas de ciberinfraestructura (CI) utilizando la realidad virtual y aumentada (VR y AR) en la visualización científica para la investigación y la educación a través de tres temas interdisciplinarios innovadores.

Temas de ciencia y tecnología

  • Colaboración a distancia: El equipo ha desarrollado y utilizado métodos innovadores de tecnología de teleinmersión para permitir la interacción a distancia con conjuntos de datos compartidos entre equipos de personas en diferentes lugares, para facilitar la colaboración en la investigación y la enseñanza. En el proceso de este desarrollo, los estudiantes adquirieron conocimientos y comprensión del comportamiento de la RV y la visualización inmersiva.
  • Respuesta rápida a las catástrofes naturales: El equipo ha desarrollado la capacidad de la IC para recopilar, visualizar e interpretar rápidamente los datos recogidos tras grandes acontecimientos geológicos, como terremotos y corrimientos de tierra. Los equipos de estudiantes respondieron a los acontecimientos ocurridos durante el periodo del proyecto, incluidos los terremotos de Haití y El Mayor-Cucapah (México). Esta capacidad contribuirá a nuestro conocimiento de los procesos geológicos que impulsan los terremotos, los volcanes, los corrimientos de tierra y otros acontecimientos catastróficos.
  • 3dCompare: Los equipos desarrollaron la capacidad de manipular y comparar cuantitativamente objetos representados digitalmente utilizando métodos interactivos de IC para su uso en diversas aplicaciones, incluyendo escaneos digitales 3D de edificios, sitios de patrimonio cultural y muestras arqueológicas, geológicas y paleontológicas.

Las metodologías desarrolladas para este proyecto contribuyeron al desarrollo de una caja de arena de realidad aumentada (AR Sandbox), un proyecto de código abierto para la educación y la divulgación que se ha difundido a más de 300 centros científicos, pequeños museos, escuelas y entornos educativos informales.

El proyecto contribuyó al desarrollo de una fuerza de trabajo diversa y con capacidad cibernética al involucrar a estudiantes universitarios y de posgrado en el uso de la tecnología basada en la realidad virtual para la investigación científica basada en el descubrimiento. Los resultados científicos se han difundido a través de publicaciones en revistas y actas de conferencias. Los programas informáticos desarrollados en el curso del proyecto se publicaron bajo licencias gratuitas de código abierto y se difunden a través del sitio web de KeckCAVES.

Educación y divulgación

Nuestro proyecto CI-TEAM contribuye al desarrollo de una fuerza de trabajo diversa y con capacidad cibernética al involucrar a estudiantes universitarios y de posgrado en el uso de la tecnología basada en la realidad virtual para la investigación científica basada en el descubrimiento. Involucramos a los estudiantes y postdoctorados de todas las disciplinas para que desarrollen conjuntamente herramientas de CI para su propia investigación y la de sus compañeros, y para que desarrollen una cohorte de científicos y desarrolladores de software con capacidad cibernética con experiencia de trabajo en equipos interdisciplinarios. Los participantes en nuestro proyecto tienen la oportunidad de participar en colaboraciones con instituciones asociadas estadounidenses e internacionales.

Desarrollamos, con nuestros estudiantes y postdoctorales del CI-TEAM, tecnologías de aprendizaje y materiales didácticos innovadores y de alta calidad que pueden ser adoptados ampliamente por múltiples disciplinas e instituciones. Difundimos estas tecnologías y métodos proporcionando software bajo la Licencia Pública General GNU; difundiendo herramientas de software y documentación, y publicando módulos educativos, documentación y resultados de investigación y educación para facilitar el uso de las herramientas. Proporcionamos experiencias de visualización a programas de divulgación de STEM establecidos y eficaces que se dirigen eficazmente a los estudiantes de K-12.

Las herramientas de IC desarrolladas a través de nuestros esfuerzos de CI-TEAM permiten avances en la investigación y la enseñanza en tres áreas críticas: el estudio de objetos virtuales, la colaboración remota entre varios grupos y agencias, y la respuesta científica rápida a los desastres naturales. El desarrollo de estas tecnologías podría ser de vital importancia para ayudar a las agencias multinacionales a tomar decisiones acertadas basadas en datos complejos.

* Visualización inmersiva en entornos de aprendizaje informal

Las herramientas desarrolladas por esta asociación se han utilizado en centros y museos de ciencias, incluidos nuestros socios del Centro de Investigación Medioambiental de Tahoe, el Lawrence Hall of Science y el Centro ECHO Leahy del Lago Champlain.

* En el aula Las herramientas del CI-TEAM se han utilizado en las clases de geología para las especialidades y en las clases de educación general.

* The Augmented Reality Sandbox Las metodologías desarrolladas para este proyecto contribuyeron al desarrollo del Augmented Reality Sandbox (AR Sandbox), un proyecto de código abierto para la educación y la divulgación que se ha difundido a más de 300 centros científicos, pequeños museos, escuelas y entornos educativos informales.

* El proyecto Outside_the_Vortex es una colaboración artística y un proyecto de divulgación que explora la exclusión y la inclusión en STEM.

Personal superior del equipo

  • Eric Cowgill
  • Joseph Dumit
  • Bernd Hamann
  • Louise Kellogg
  • Oliver Kreylos
  • Michael Oskin
  • Dawn Sumner

Programas informáticos

Este proyecto apoyó el desarrollo continuo de varios paquetes de software que son clave para el funcionamiento general del KeckCAVES, y también se vinculó directamente con los objetivos de educación y formación de este proyecto.

  • Vrui El conjunto de herramientas de RV Vrui es la infraestructura de software fundamental que subyace a todas las aplicaciones de KeckCAVES. Se trata de una especie de sistema operativo de realidad virtual que permite escribir software de RV de alto rendimiento y alta calidad una sola vez, y ejecutarlo en la multitud de sistemas de visualización de RV y no RV que se utilizan en los entornos de investigación y educación. En concreto, el proyecto CI-TEAM apoyó el desarrollo de módulos Vrui que hacían que Vrui funcionara en entornos de RV (entonces) de bajo coste, que fueron cruciales para el despliegue del software KeckCAVES en sitios asociados sin acceso a equipos de RV de alta gama antes de la llegada de los actuales auriculares de RV de bajo coste.
  • Telecolaboración La infraestructura de telecolaboración es un módulo adicional opcional de Vrui que permite a los usuarios de múltiples ubicaciones geográficas entrar y colaborar en espacios virtuales compartidos con fines de investigación y educación. Gracias a esta infraestructura, los usuarios pueden mirar y analizar conjuntos de datos juntos, anotar los datos mediante herramientas de dibujo 3D compartidas, hablar entre sí a través del audio de grupo y verse como avatares pseudoholográficos 2D o incluso 3D. Este proyecto apoyó el desarrollo de varias áreas de esta infraestructura, concretamente el audio de grupo, el soporte de vídeo 2D y la integración con varias aplicaciones de RV relacionadas con el proyecto.
  • Paquete de vídeo 3D de Kinect El paquete de vídeo 3D de Kinect es un módulo complementario opcional de la infraestructura de telecolaboración de Vrui, que permite la captura y transmisión en tiempo real de vídeo 3D pseudoholográfico desde varios modelos de cámaras de vídeo 3D, incluidas todas las versiones de Kinect de Microsoft, para incrustar los cuerpos de los usuarios en espacios virtuales compartidos. Con el paquete de vídeo 3D de Kinect, los usuarios pueden verse unos a otros como representaciones dinámicas en 3D de tamaño natural, lo que favorece la interacción social natural a través de las distancias geográficas.
  • LiDAR Viewer es una aplicación de RV para la exploración y el análisis interactivos de escaneos 3D de gran superficie y alta resolución de entornos naturales o artificiales. Este proyecto apoyó el desarrollo de un marco informático no interactivo basado en puntos que puede utilizarse para procesar grandes datos con funciones personalizadas de análisis geométrico o estadístico. Como parte del componente de educación y divulgación de este proyecto, se añadió una interfaz para escribir funciones de procesamiento basadas en puntos en el lenguaje de programación Python para permitir a los investigadores de ciencias de la Tierra sin conocimientos profundos del lenguaje de programación C++ escribir sus propias funciones de análisis específicas para cada problema.
  • 3D Visualizer es una aplicación de RV para la exploración interactiva de datos volumétricos en 3D, como los producidos por escaneos volumétricos en 3D (TAC, RMN, etc.) o cálculos numéricos. Este proyecto apoyó el desarrollo de un componente de colaboración, vinculando 3D Visualizer al marco de telecolaboración de Vrui para el análisis de datos compartidos a distancia.
  • Crusta es una aplicación de globo virtual de RV similar a Google Earth, pero centrada en que los usuarios de las ciencias de la Tierra importen sus propios datos de topografía e imágenes de alta resolución y creen mapas geológicos dibujando directamente sobre la superficie topográfica. Crusta fue desarrollado por un estudiante de doctorado del Departamento de Informática de la UC Davis, en estrecha colaboración con estudiantes de posgrado de Geología, postdoctorados e investigadores.
  • Vroom es un marco de programación de alto nivel para desarrollar aplicaciones de realidad virtual inmersiva. Está escrito en python y utiliza la biblioteca Vrui (Virtual Reality User-Interface). El objetivo de vroom es facilitar la visualización e interacción con datos y simulaciones en 3D. Está disponible en Github.

Publicaciones

Una lista seleccionada de publicaciones producidas sobre o con el uso de la tecnología KeckCAVES está disponible aquí. Siempre buscamos actualizar nuestra lista; por favor, infórmenos sobre nuevas publicaciones y productos.

El motor de búsqueda de premios de la NSF muestra las publicaciones resultantes directamente de este premio.

Páginas web y blogs

Doc-Ok.org Perspectiva del desarrollador sobre la infografía 3D inmersiva

Blog de Oskin sobre el terremoto de Napa de 2014

Sandbox de realidad aumentada

Respuesta rápida al terremoto de Haití de 2010 utilizando datos LIDAR: este terremoto es anterior al premio CI-TEAM, pero proporciona algunos antecedentes sobre cómo aprendimos a responder.

Centro de Ciencias de la Complejidad

Medios de comunicación social

Siga a los miembros del equipo de CI-TEAM en las redes sociales

Twitter:

  • @keckcaves – La cuenta oficial de KeckCAVES, incluyendo el proyecto CI-TEAM.
  • @arsandbox – La caja de arena de la realidad aumentada
  • @okreylos – El informático Oliver Kreylos habla de cómo se gana la vida construyendo holodecks
  • @sumnerd – La geóloga Dawn Sumner habla de sus investigaciones en la Antártida, en Marte, de los tapetes microbianos, de la ciencia no lineal y de su vida como científica.
  • @mikeoskin – El geólogo Mike Oskin explora la física de los terremotos y los paisajes
  • @louisekellogg – La geofísica Louise Kellogg habla sobre la investigación geofísica computacional y la visualización científica
  • @TTremblingEarth – Austin Elliot, ex alumno de KeckCAVES de UC Davis, habla de los terremotos y de la ciencia relacionada con ellos

Canales de YouTube:

  • UC Davis KeckCAVES
  • Oliver Kreylos
  • Dawn Sumner

Miembros y ex-alumnos de UC Davis KeckCAVES CI-TEAM: Estamos actualizando continuamente nuestras conexiones. Por favor, díganos si quiere que añadamos su presencia en las redes sociales a esta página

Agradecimientos

Este proyecto fue apoyado por el premio OAC-1135588 de la NSF: CI-TEAM Entorno dinámico de investigación interdisciplinaria para atraer y desarrollar una fuerza de trabajo preparada para la cibernética en las geociencias, las ciencias sociales y las ciencias de la computación

El trabajo anterior fue financiado por la beca OAC-0753407 de la NSF CI-TEAM: Enabling Interactive Visual Exploration and Remote Collaboration for the Geosciences and Physical Sciences

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