- Un système VR complet pour rat a été conçu afin de permettre à un vrai rat de contrôler et d’explorer le jeu classique DOOM
- Le système se compose d’une boule de suivi de mouvement, d’un casque panoramique, d’un déclencheur d’entrée et d’un circuit de récompense ; tout le matériel et le logiciel sont publiés en open source
- La deuxième version (V2) apporte des améliorations comme des capteurs plus précis, un écran AMOLED avec champ de vision de 180° et des pièces modulaires imprimées en 3D
- Un logiciel de contrôle basé sur Python gère en temps réel les mouvements, les récompenses et l’intégration au jeu via la communication entre un Raspberry Pi et un PC
- Les rats ont effectivement exploré l’espace virtuel et effectué des actions de tir, montrant de nouvelles possibilités pour la recherche en comportement animal et le développement de systèmes interactifs
Aperçu du projet
- Mise en place d’un environnement VR sur mesure permettant à un rat de jouer à DOOM
- Composants : boule-tapis roulant de suivi de mouvement, casque panoramique, déclencheur d’entrée, circuit de récompense
- Toutes les pièces sont fournies en open source avec les plans d’impression 3D, schémas électroniques, firmware et logiciel de contrôle
- La version initiale (V1), développée à New York, permettait uniquement un entraînement simple à la progression dans un couloir, puis a évolué en système modulaire complet dans la V2
- Les pièces métalliques ont été conçues et fabriquées en collaboration avec SZURWIN KFT
Comparaison entre V1 et V2
- V1
- Structure de boule basique et entraînement limité à l’avancement
- Capteurs et structure mécanique simples, sans écran panoramique
- V2
- Nouveau mécanisme d’entraînement de la boule pour un mouvement plus fluide
- Écran AMOLED avec champ de vision de 180° à l’horizontale et 80° à la verticale
- Capteurs améliorés pour un suivi plus précis des mouvements
- Système de récompense renforcé avec moteur de mélange intégré
- Pièces modulaires imprimées en 3D et meilleure stabilité électronique
- En raison de l’âge des rats, une validation comportementale complète n’a pas été réalisée, mais le système lui-même fonctionne correctement
Configuration matérielle
- Structure générale
- Composée d’un tapis roulant sphérique détectant les mouvements du rat, d’un déclencheur de tir, d’un écran panoramique et d’un système de récompense à l’eau sucrée
- Tous les appareils sont installés sur un châssis modulaire en aluminium, formant un environnement expérimental autonome
- Interface visuelle
- Casque AMOLED pliable entourant la tête du rat, sans gêner l’espace de ses moustaches
- Buses de jet d’air placées près des moustaches gauche et droite pour transmettre des événements du jeu comme les collisions avec les murs
- Comprend un tube de distribution de récompense et un emplacement pour petit haut-parleur
- Détection des déplacements
- Les capteurs optiques de la boule à rotation libre suivent les déplacements et les convertissent en mouvements dans le jeu
- La fonction d’entraînement motorisé permet de simuler des trajets pendant l’apprentissage
- Entrée du déclencheur
- Dispositif de tir à levier que le rat tire avec ses pattes avant, avec ressort et encodeur rotatif
- Une démonstration automatique via moteur pas à pas est possible, afin de soutenir l’entraînement reliant stimulation visuelle et action
- Système de récompense
- Distribution précise d’eau sucrée par unités de 10 μL, contrôlée par pompe, capteur de pression et électrovanne
- Un mélangeur maintient une concentration constante et fournit une récompense immédiate synchronisée avec les événements du jeu
- Limites
- Selon la taille ou le tempérament du rat, il faut ajuster la position du déclencheur et le débit de récompense
Architecture logicielle
- Un système de contrôle modulaire basé sur Python gère l’ensemble de la boucle
- Fonctions principales : capture des mouvements, contrôle de la boule, détection du déclencheur, distribution des récompenses, intégration de DOOM et logique d’entraînement
- Il est relié à l’environnement ViZDoom pour un contrôle comportemental en boucle fermée en temps réel
- Communication TCP entre le PC et le Raspberry Pi
- Pi : lecture des capteurs, entraînement de la boule, contrôle des récompenses
- PC : exécution du jeu, traitement des données, envoi de commandes de haut niveau
- Tous les composants peuvent fonctionner en mode manuel ou automatique, les paramètres étant définis dans le code Python
- Limites
- En l’absence de fonction d’auto-calibrage, il faut vérifier manuellement l’alignement des capteurs et le timing des récompenses
- Certains firmwares de microcontrôleurs doivent être ajustés en fonction des tolérances matérielles
Résultats expérimentaux
- Les rats ont réussi à explorer l’environnement virtuel et à actionner le déclencheur de tir
- Une période d’adaptation d’environ deux semaines par individu a été nécessaire
- Même si l’entraînement avancé complet n’est pas terminé, des résultats positifs ont été observés en matière d’engagement dans le système et de réactivité
- Limites
- Manque d’études sur l’entraînement à long terme et sur la variabilité entre individus
- L’impact de l’exposition à la VR sur la santé des rats nécessite des recherches complémentaires
Plan futur
- Un Rat VR Build Guide est en cours de préparation, avec une aide à la construction proposée aux chercheurs ou makers intéressés
- YoloRun.Capital investit dans ce type de projets créatifs et expérimentaux
- Les nouvelles idées sont les bienvenues
Équipe
- Viktor Tóth – responsable de l’entraînement des rats
- Sándor Makra – conception électronique
- Ákos Blaschek – documentation et mise en open source
2 commentaires
Je me demande si c’est acceptable du point de vue de l’éthique de l’expérimentation animale. Quelqu’un l’a d’ailleurs aussi souligné dans les commentaires de Hacker News.
Commentaires sur Hacker News
Cela dit, c’est dommage que tous les composants ne soient publiés qu’en fichiers STL. Si le modèle paramétrique ou les fichiers source étaient également disponibles, les itérations de conception seraient bien plus rapides. Par exemple, si l’on voulait expérimenter avec un chat ou un autre animal au lieu d’un rat, un simple changement d’échelle ne suffirait pas et il faudrait tout refaire depuis zéro.
Ce serait aussi bien d’ajouter une estimation des coûts au BOM (nomenclature). Elle n’a pas besoin d’être exacte, mais elle permettrait d’évaluer rapidement le budget du projet et d’identifier facilement les points où réduire les coûts.
Enfin, je me demande aussi si les rats ont apprécié Doom, ou s’ils préféraient d’autres jeux. Ce genre de question pourrait aider à mieux comprendre leur personnalité et leurs préférences. Merci de l’avoir publié en open source, et j’ai hâte de voir la suite
Pour des animaux plus petits que le rat (par ex. une souris), il faudrait repenser tout l’équipement, et pour un chat il faudrait une balle plus grande et des ressorts plus souples. J’aimerais aussi vraiment créer un jour un setup VR pour chat.
Dans cette expérience, les rats n’ont pas réellement joué à Doom, ils en étaient seulement à l’étape de familiarisation avec l’environnement. Dans un setup précédent, ils comprenaient bien la relation entre récompense et action et étaient vraiment engagés.
Les jeux que les rats pourraient aimer semblent naturellement être en vue à la première personne. Merci pour le retour, et j’espère qu’un jour la VR pour animaux de compagnie deviendra réalité
Ayant évolué plus vite que les humains, les rats finissent par créer des robots appelés Rodot et prennent le dessus sur l’humanité. Avant même que les humains aient pu préparer leur défense, la révolte des rats est devenue réalité
Un tel délai ne produit que de la frustration au lieu d’une récompense d’apprentissage, donc il faut absolument le corriger
C’est une ligue VR vraiment géniale, et c’est dommage que ce projet ne continue pas
À moins qu’il n’existe une structure où les animaux puissent participer volontairement, cela limite leur liberté et peut causer des dommages psychologiques et physiques.
En tant que partisan des droits des animaux, je pense que des expériences alternatives ou des formes de participation volontaire seraient préférables
Lien vers l’article de la BBC