Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/128529
Author(s): Afonso Bernardino da Silva Pinto
Title: Advancing computational biophysics with Virtual Reality
Issue Date: 2020-07-23
Abstract: Computational models are powerful tools for exploring the properties of complex biological systems. In computational neuroscience, allowing easy computational exploration and visualization of this models is crucial for the progress of the field. In recent years, Virtual Reality hardware and visualization systems have become more affordable and this opens a window of opportunity for visualization services. The current major problem of 3D visualization concerns usability (i.e., navigation and selection). During this dissertation, we will hypothesize that the replacement of 3D for VR will (1) overcome the usability issues mentioned and eventually (2) boost user effectiveness regarding field of study (neuroscience) concerns. In order to evaluate the results of the work developed under this dissertation, a two-part experiment will be carried out where a group of individuals must perform a set of predetermined tasks and evaluate their experience using 3D in the first and VR in the last part. Besides the self-evaluation of the experiment, data such as completion time and task correctness will also be used to quantify the effectiveness of the visualization method. Given the aforementioned experiment, a prototype of a (web-based) application with Virtual Reality visualization shall be developed. The 3D visualization will be provided by a web-based open-sourced framework called Geppetto. Each of the decisions made in the development of the prototype will be properly analyzed in this document, as well as the scientific literature that will serve as a basis when necessary. Besides the study of Virtual Reality itself, standard methods with respect to the visualization of (neuro)scientific information will also be analyzed. The proposed solution will seek to constitute a solid and sufficiently generic work base to be applied, not only in the scope of neuroscience, but also in several other contexts where visualization through VR might be successful.
Description: Modelos computacionais são ferramentas poderosas para explorar as propriedades de sistemas biológicos complexos. Na neurociência computacional, permitir fácil exploração e visualização computacional desses modelos é crucial para o progresso do campo. Nos últimos anos, os sistemas de visualização 3D e o hardware de realidade virtual tornaram-se mais acessíveis e isso abre uma janela de oportunidade para os serviços de visualização. O principal problema atual da visualização 3D diz respeito à usabilidade (ou seja, navegação e seleção). Durante esta dissertação, hipotetizaremos que a substituição do 3D por VR irá (1) superar os problemas de usabilidade mencionados e, eventualmente, (2) aumentar a eficácia dos utilizadores em relação às questões do campo de estudo (neurociência). Para avaliar os resultados do trabalho desenvolvido nesta dissertação, será realizada uma experiência de duas partes, em que um grupo de indivíduos deverá executar um conjunto de tarefas pré-determinadas e avaliar sua experiência usando 3D na primeira e VR na última parte. Além da autoavaliação da experiência, dados como tempo de conclusão e correção da tarefa também serão usados para quantificar a eficácia do método de visualização. Dada a experiência mencionada, um protótipo de uma aplicação (baseada na Web) com visualização de Realidade Virtual deve ser desenvolvido. A visualização 3D será fornecida por uma framework de código aberto baseada na Web, chamada Geppetto. Cada uma das decisões tomadas no desenvolvimento do protótipo será analisada adequadamente neste documento, bem como a literatura científica que servirá de base quando necessário. Além do estudo da Realidade Virtual propriamente dita, também serão analisados métodos padronizados para a visualização de informações (neuro) científicas. A solução proposta procurará constituir uma base de trabalho sólida e suficientemente genérica a ser aplicada, não apenas no contexto da neurociência, mas também em vários outros contextos onde a visualização de modelos através de Realidade Virtual poderá ser bem-sucedida.
Subject: Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
Scientific areas: Ciências da engenharia e tecnologias::Engenharia electrotécnica, electrónica e informática
Engineering and technology::Electrical engineering, Electronic engineering, Information engineering
URI: https://hdl.handle.net/10216/128529
Document Type: Dissertação
Rights: openAccess
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Appears in Collections:FEUP - Dissertação

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
412336.pdfAdvancing computational biophysics with Virtual Reality10.45 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons