Funktionen, Einsatzmöglichkeiten, Perspektiven des Cyberspaces und der Virtuellen Realität

Inhaltsverzeichnis

0 Einleitung

1 Definitionen und Begriffseingrenzung
1.1 Definitionen von Cyberspace und VR
1.2 Historische Entwicklungen der VR
1.3 Charakteristik der VR

2 Funktionen der VR und des Cyberspace
2.1 Gründe für den Einsatz von VR
2.2 Auswirkungen der VR

3 Lernen mit VR und Cyberspace
3.1 Schnittstellen zwischen VR und Mensch
3.2 Allgemeine Einsatzgebiete der VR
3.3 Spezielle Einsatzgebiete der VR
3.4 Perspektiven in der Entwicklung der VR

4 Bewertung virtueller CD-Roms
4.1 CD Schnittbildanatomie
4.2 CD Echo Explorer

5 Zusammenfassung

6 Literaturverzeichnis

7 Medienverzeichnis

8 Anhang (Abkürzungen)

0 Einleitung

In den letzten Jahren sind realistische, computergenerierte virtuelle Welten in Film und Fernsehen alltäglich geworden. Multimediales Lernen wird in allen Bereichen angewendet und genutzt. Multisensorisches Lernen wird zukünftig multimediales Lernen erweitern. Unter diesen Punkt fällt auch das Lernen mit Virtueller Realität (VR) und mit dem Cyberspace. Wo sind die Entwicklungen in diesem Bereich angekommen? Wohin führen sie? Wird die VR vielleicht bald schon von der realen Wirklichkeit nicht mehr zu unterscheiden sein? Welche Auswirkungen ziehen virtuelle Welten im Lernumfeld nach sich? Diese Fragen haben uns beschäftigt und interessiert. Es erscheint uns wichtig, ein aktuelles Forschungsthema dahingehend zu untersuchen, in welchem Maße virtuelles Lernen bereits eingesetzt wird. In der Arbeit wird versucht, nicht nur Theoretiker zu zitieren, sondern auch Projekte zu finden und zu analysieren.

Nachdem gezeigt wird, welche Bedeutungen die Begriffe VR und Cyberspace haben, sollen einige charakteristische Merkmale der VR und ihre grundlegenden Funktionen kurz beschrieben werden. Dabei sind die Gründe für den Einsatz medialer Wirklichkeiten besonders wichtig.

Der Hauptteil dieser Arbeit widmet sich in dem anschließenden dritten Kapitel den Einsatzgebieten der VR. Besonders relevant erscheint uns hierbei der Einsatz im technischen Bereich und in den verschiedensten Wissenschaftsdisziplinen. Mit dem Analysieren verschiedener Perspektiven in der Entwicklung von VR wird aufgezeigt, wie weit in verschiedenen Bereichen, u.a. in Universitäten, die VR schon Einzug in das Lernen gehalten hat.

Die Gliederung und Schrittfolge, zuerst auf verschiedene Definitionen einzugehen, dann die Grundcharakteristiken zu erklären und darauf folgend die Einsatzgebiete zu erläutern, ist gewählt worden, um sich dem Thema von verschiedenen Sichtweisen aus anzunähern. Im vierten Kapitel wird versucht, eine praktische Anwendung mit der VR zu analysieren.

Die Methoden zur näheren Erläuterung der Einsatzmöglichkeiten von VR umfassten Internet- und Literaturrecherche, Einbeziehen von Theoretikeraussagen und Auswertung von multimedialen CD-Roms.

Vielleicht kann diese wissenschaftliche Abhandlung einen kleinen Beitrag zur Klärung der Fragen, wo die VR angelangt ist und was sie zukünftig leisten kann, bringen.

1. Definitionen und Begriffseingrenzung

1.1 Definitionen von Cyberspace und VR

Zuerst sollen die Begriffe VR und Cyberspace definiert werden, da sehr viele Thesen und Bedeutungen mit diesem Begriff verbunden sind. Im folgenden werden einige Definitionen aufgeführt.

Nach Novak (eigene Übersetzung von Novak 1991) stellt Cyberspace ein komplett visualisiertes und mit globalen Informationen ausgestattetes System dar, welches präsente und zukunftsnahe Netzwerke in Form von Kommunikation repräsentiert. Dabei stehen Interaktivität des Benutzers ebenso im Vordergrund wie das Vermitteln von Simulationen realer und virtueller Realitäten. Riesige Datenmengen werden im Cyberspace produziert. Dadurch wird eine Inter-Kommunikation zwischen intelligenten Produkten und der Umwelt des Nutzers in real erscheinender Form eines Raumes, dem `Space´ vollzogen. Cyberspace erzeugt so einen Modus der Interaktivität computerbasierter Informationen. Der Nutzer fühlt sich dabei in den Informationsfluss einbezogen. Da Cyberspace den Vorteil maximaler Datenbündelung auf digitaler Technologiebasis hat, können komplizierte Beziehungen auf einfache Art und Weise repräsentiert und somit für den Nutzer zugänglich gemacht werden.

Diese Definition ist sehr umfangreich. Kürzer formuliert der Duden Cyberspace als

„von Computern erzeugte virtuelle Scheinwelt, die eine fast perfekte Illusion räumlicher Tiefe u. realitätsnaher Bewegungsabläufe vermittelt ...“ (Duden 2000:288).

Analysiert man die Wortschöpfung `Cyberspace´ und trennt man die beiden Wörter „cyber“ und „space“, so ist „cyber“ griechisch und bedeutet `navigieren, steuern´, „space“ ist englisch und bedeutet `Raum´. Cyberspace ist eine künstliche Umgebung (vgl. Encarta 2000), die im Computer realisiert wird. Dieser Begriff wird manchmal nicht ganz korrekt mit der VR verknüpft. Während es bei der VR mehr um praktische Anwendungen geht, liegt der Schwerpunkt des Cyberspace eher im Erschaffen neuer, vom Computer generierter Welten, deren Ursprünge denn auch in der Science-Fiction zu suchen seien. Hier versteht man unter Cyberspace etwas Anspruchsvolleres und auch Spekulativeres: das völlige Hinabtauchen der menschlichen Sinne in eine künstliche Umgebung. Die menschlichen Sinnesempfindungen werden dabei vom Gerät erzeugt, d.h. die entsprechenden Signale werden dem Gehirn mehr oder weniger direkt zugeführt.

Die erste Bedeutung des Begriffes Cyberspace wurde in der Science-Fiction-Erzählung William Gibsons geprägt. Er gebrauchte 1983 in seinem Roman Neuromancer den Begriff Cyberspace, der heute alles das meint, was sich mit künstlichen Räumen verbindet.

Rheingold (1994:95-96) definiert den Cyberspace als

„das Raumkonzept, in dem sich Worte, menschliche Beziehungen, Daten, Reichtum und Macht der Menschen zeigen, die CMC-Technologien benutzen (...) . Virtuelle Gemeinschaften sind kulturelle Aggregate, die dann entstehen, wenn genug Menschen oft genug im Cyberspace aufeinanderstoßen.“

Auch für die VR gibt es unterschiedlichste Bedeutungen. Im Duden wird VR definiert als eine

„vom Computer simulierte Wirklichkeit, künstliche Welt, in die man sich mithilfe der entsprechenden technischen Ausrüstung scheinbar hineinversetzen kann“ (Duden 2000, S. 1401).

VR sei eine computertechnische Möglichkeit, mit der ein oder mehrere Anwender in die Lage versetzt werden, sich in einer computersimulierten Welt umzusehen, sich dort zu bewegen und auf diese virtuelle Umwelt zu reagieren. Der so genannte Cyberspace ist eng verwandt mit der VR. Verschiedene Schnittstellengeräte erlauben den Anwendern, zu sehen, zu berühren, Dinge zu greifen und sogar virtuelle Objekte zu verändern. Virtuelle Welten und alles darin Enthaltene (einschließlich der Computerbilder der Teilnehmer) werden mit Hilfe von mathematischen Modellen und Computerprogrammen dargestellt (vgl. Encarta 2000).

Nach Aukstakalnis/Blatner (1994:24) bezeichnet der Begriff der VR eine vom Computer geschaffene Umwelt, in die eine Person eintaucht. Dieser Begriff wurde zum ersten Mal in von dem Computer-Musiker und Erfinder des Datenhandschuhs Jaron Lanier 1989 gebraucht. Halbach (1994, S.206) grenzt VR ein und sagt:

„Objekte Virtueller Realität sind direkte Umgebungs- und Handlungsobjekte des Benutzers und nicht mehr solche, die sich nur auf dem Bildschirm – in ihrer geometrischen Objekthaftigkeit – konstituieren“.

Halbach sieht also den Begriff der VR weitaus losgelöster, weitläufiger. VR endet nicht am Bildschirm, sondern die Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine sind nicht mehr so leicht zu differenzieren. Der Grund dafür liegt darin, dass die Bewegungen in diesen neuen Systemen Körperbewegungen sind und nicht mehr allein Perspektivenwechsel auf dem Monitor. VR ermöglicht Raum- und damit Zeiterfahrung über die Orientierung an eigenständigen Objekten („Agenten“) in diesen Umgebungen. Zusammenfassend beschreiben beide Begriffe also die Visualisierung von Informationen in einem digitalen synästhetischen Raum oder einfach den Kosmos hinter dem Bildschirm, in den man sich über eine Schnittstelle zwischen Mensch und Rechner begeben kann.

Man kann sehen, dass die Begriffe zwar noch nicht völlig übereinstimmen, aber das Erscheinungsbild VR immer klarer wird. Wegen diesen vielen verschiedenen Definitionen ist es wohl richtig, was Mikos (1994:188) bemerkt: „Einheitliche Definitionen von Cyberspace oder virtueller Realität gibt es nicht ...“.

Im Anschluss an die Definitionen, die heute über die VR und den Cyberspace existieren, wird nun kurz auf die geschichtliche Entwicklung der VR eingegangen.

1.2 Historische Entwicklungen der VR

Die Entwicklung zu den Konzepten der VR geht einen technologischen Weg von Simulationen, die schon in den späten 40er Jahren zur Berechnung und Überprüfung ballistischer Vektoren und Werte eingeführt wurden. In den späten 60er Jahren fanden sie einen vorläufigen Höhepunkt in der Vorbereitung bemannter Mondausflüge. Die Einbindung dieser Konzepte in animierte Abbildungen gegebener Umgebungen verlief weiter bis zu Simulationen, deren Umgebungen keine Abbildungen im strengen Sinne mehr sind, sondern beliebig, künstlich, eben virtuell (Halbach 1994:183). Diese genannten Simulationen werden hauptsächlich eingesetzt, um Berechnungen, Prognosen und Funktionstests durchzuführen. Der Wert einer Simulation besteht nun darin, dass es möglich wird, Aussagen über jeden nur darstellbaren Zustand zu treffen. Mit der Genauigkeit der Abbildung steigt auch die Zuverlässigkeit der getroffenen Prognosen und der Trainingseffekt.

Die VR hat ihren Ursprung in der Militär- und Filmgeschichte. So war das 1929 von Edwin A. Link entwickelte Trainingsgerät „Efficient Aeronautical Training Aid“ der Ausgangspunkt für das Entstehen von Geräten, mit denen VR und Simulationen erzeugt werden konnten. Mit diesem Gerät hatten Flugschüler erstmalig die Möglichkeit, auf dem Boden zu fühlen, wie ein Flugzeug auf die Manipulation des Steuerknüppels reagiert. 1948 folgte dann ein Flugsimulator als Weiterentwicklung. Virtuelle Kinositze zeigten im historischen Verlauf die Unaufhaltsamkeit der VR. Sogenannte „Cinerama“-Techniken aus dem Jahre 1962 ermöglichten multisensorische Kinoerfahrungen. Das Verhältnis des Zuschauers zum medialen Raum wurde dabei grundlegend verändert. Erstmals konnten Zuschauer in den medialen Raum eintauchen, da sowohl visuelle als auch räumliche Erfahrungen verstärkt wurden. Diese Erfahrungen nutzte man später nicht nur, um dreidimensionale Displaytechnik und Akustik anzubieten, sondern auch dazu, um in strenger Synchronisation mit Bild und Ton den Körper des Zuschauers direkt medialen Erfahrungen auszusetzen. Benutzern der VR wird nun das Gefühl vermittelt, in einem aktiven Verhältnis zu ihrer Umwelt zu stehen. In diesem aktiven Raum können sie sich verhalten und nicht mehr nur passiv beobachten, wie sich die mediale Wirklichkeit durch fremdbestimmte Perspektivenwechsel verändert (ebd., S. 195). Bis heute ist dies so weit gegangen, dass das Interface, die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine und der Grenze zwischen Alltags- und computergenerierter Welt, zu verschwinden beginnt.

1.3 Charakteristik der VR

Um die VR neben einigen Charakteristiken, die in den Definitionen z.T. genannt wurden, zu beschreiben, werden im Folgenden die Grundeigenschaften thematisiert. VR wird auf drei Ebenen erfahrbar (Aukstakalnis/ Blatner 1994:32-33). Die erste Ebene ist die passive Seite, in der man in die Bereiche, die man erlebt oder sieht, nicht steuernd eingreifen kann. Man erlebt die Realität passiv, wie z.B. beim Fernsehen. Zweitens existiert VR auch auf der aktiven Ebene, auf der man die Umwelt erforschen, nicht aber verändern kann. Man kann aus einem Fenster schauen, Vögel sehen oder jemandem beim Arbeiten zusehen. Bis hierher hat sich die VR schon entwickelt. Die dritte Ebene, auf der die VR noch nicht vollkommen angekommen ist, ist die interaktive Ebene: Der Nutzer kann die Umwelt aktiv verändern, eine Tür öffnen oder Golf spielen. In der Zukunft werden diese technischen Möglichkeiten sicherlich noch viel lebensechter, präziser. Zwischen VR und ihrem Vorgänger, dem Film, gibt es nach Aukstalanis/Blatner (ebd.) einige Parallelen: Früher hielten Zuschauer einen auf sie zukommenden Zug für `real´. Doch dann lernten sie, die zweidimensionale Wirklichkeit des Films von der Realität zu unterscheiden. VR nun versetzt uns zurück – vielleicht wird es irgendwann einmal so sein, dass wir uns wie in einer `echten´ Welt fühlen.

Bei der Analyse der VR muss man nach Halbach (1994) grundsätzlich zwischen zwei Typen unterscheiden: Erstens gibt es Desktop-Systeme (oder auch „Window on World Systems“), im kommerziellen Bereich als VR bezeichnet. Die VR wird hier nur auf dem Monitor dargestellt, wobei diese Systeme ausgerüstet sind mit Eingabeeinheiten, die eine Navigation durch diese Welten erlauben. Allerdings ist hierbei noch kein Versenken in diese Welt möglich (Halbach 1994, S. 202). Zweitens existieren Immersionssysteme: Das sind Systeme, die den Benutzer in die dargestellte Welt `eintauchen´ lassen. Das Interface verschwindet, da die Manipulationen, Navigationen und Interaktionen für den Benutzer ohne sichtbare Schnittstellen ablaufen. Wichtige Elemente dieser Form von VR sind die sogenannten „Telepresence“- Systeme, die zur Steuerung von technischem Gerät verwendet werden. Dem Benutzer wird hierbei die Umgebung aus der Perspektive der Maschine dargestellt, so dass Navigationen und Manipulationen, die der Benutzer über eine Fernsteuerung ausführt, situations- und umgebungsangepasst präzise ausfallen (Halbach 1994, S. 203).

Neben dem Prinzip, die VR in drei Ebenen oder in zwei Typen zu unterteilen, wird generell mit folgenden neun Eigenschaften die VR gekennzeichnet:

1. Echtheit: Die VR versucht, die Realität möglichst wirklichkeitsgetreu herzustellen. Der Raum soll `echt´ wirken.
2. Immersion: Die Immersion beschreibt das vollständige Eintauchen in die VR
3. Interaktion: Das Handeln mit anderen und der gegenseitige Austausch in der VR sind weitere Elemente der VR.
4. Multidimensionalität: Wie in der Realität kennt die VR auch verschiedene Dimensionen.
5. Multiuser-Effekt: Dieser Effekt führt dazu, dass ohne Grenzen agiert werden kann.
6. Adäquatheit: Man soll ohne Verzerrung sehen können, auch wenn man sich im Raum bewegt. „Damit ist Handeln immer ein Handeln in Echt-Zeit und wird nicht nur als medial vermittelt zeitlich erfahren“ (Halbach 1994, S. 206).
7. Realitäts-Effekt: Die VR soll real erscheinen, nicht wie eine `falsche Welt´, sondern täuschend echt.
8. Multisensorik: Verschiedene Sinne werden angesprochen, wie z.B. das Fühlen.
9. Begehbarkeit: Man kann mithilfe geeigneter Schnittstellen in den Raum eintauchen, ihn also begehen.

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