Aplicación de la realidad virtual en el trabajo colaborativo de pequeñas y medianas empresas (PyMEs)

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1 Aplicación de la realidad virtual en el trabajo colaborativo de pequeñas y medianas empresas (PyMEs) Miguel Ángel García Ruiz y Omar Álvarez Cárdenas Facultad de Telemática, Universidad de Colima Ave. Universidad 333, Colima, Col. México Tel./fax (312) Correo-e: mgarcia@ucol.mx, xe1aom@ucol.mx Resumen El presente trabajo describe una investigación acerca de la aplicación de realidad virtual colaborativa en pequeñas y medianas empresas (PyMEs), con el objetivo de facilitar las comunicaciones y otras actividades entre sus empleados, situados en forma local o remota. Los trabajadores podrían comunicarse con voz sobre IP (VoIP), usar una ventana de chat, y comunicarse en forma gestual dentro de un ambiente virtual enlazado por la Internet o una Intranet, además de compartir información gráfica en 3D. Se describen además en este trabajo requerimientos de hardware y software de red, y pruebas iniciales de conectividad y usabilidad a nivel Intranet (dentro de un mismo edificio) y transatlánticas (conexión Colima, México-Murcia, España). Palabras clave Realidad virtual, Trabajo Colaborativo Soportado por Computadora (CSCW), PyMEs, teleconferencia. I. Introducción Desde el punto de vista organizacional y administrativo, los trabajadores de una pequeña o mediana empresa necesitan estar bien comunicados para el óptimo funcionamiento de la misma, ya sea para intercambiar información acerca de las ventas, actividades, compras, e información de manuales, entre otras cosas, y especialmente si la información a compartir se compone de modelos en 3D, por ejemplo, diagramas funcionales de piezas automotrices para una refaccionaria, donde varios empleados necesitan analizar el diagrama en 3D de alguna pieza, y ellos pudieran estar situados en diferentes sucursales. Las nuevas tecnologías de información y comunicación (TICs) basadas en la Internet han sido utilizadas satisfactoriamente para la comunicación de una PyME. En las empresas que utilizan TICs, por ejemplo, sus trabajadores utilizan cada vez más servicios de mensajería de texto, correos electrónicos, y algunos ya comienzan a utilizar videoconferencias con cámaras Web ( webcams ) caseras, todo esto tomando en cuenta que se ofrecen servicios de acceso a la Internet cada vez más rápidos. Este tipo de videoconferencias resulta útil para las comunicaciones generales y casuales. Sin embargo, esas cámaras Web todavía presentan retos en cuanto a resolución y velocidad, especialmente cuando se comunican diagramas o dibujos detallados a través de ellas, o se requiere de una comunicación aceptable y confiable. Además, los equipos profesionales de videoconferencias se escapan de los presupuestos de muchas de las PyMEs.

2 Investigaciones realizadas en Estados Unidos y Alemania, principalmente, muestran que la realidad virtual colaborativa utilizada en teleconferencias puede apoyar en forma útil la comunicación entre varias personas, ya que se establece un intercambio de información no solamente de texto (chat), sino en forma de audio (verbal), de imágenes y gestual. Esto último ayudaría a transmitir información no verbal, por ejemplo, los gestos con las manos y la cabeza ayudarían a explicar una idea, concepto o información, además de escuchar la voz e imagen de los interlocutores, incluyendo la transmisión de modelos gráficos en 3D, todo esto ocupando un ancho de banda menor al de las videoconferencias. La realidad virtual puede ser definida como un ambiente tridimensional generado por computadora (también llamado mundo o ambiente virtual), donde sus usuarios pueden navegar en él, manipular su contenido, e interactuar con el mismo utilizando más de un sentido sensorial a la vez [1]. La realidad virtual tiene dos características principales que la distinguen de otras tecnologías: es multisensorial e inmersiva. Esto último significa que el hardware y software de realidad virtual produce un efecto llamado inmersión, el cual se refiere a que los usuarios sienten que están ahí, adentro del ambiente virtual. Un ambiente virtual colaborativo puede ser accedido por varias personas a través de una Intranet o el Internet. II. Planteamiento del problema En muchos casos, los trabajadores de PyMEs necesitan compartir y analizar en conjunto mucha información, particularmente información gráfica en 3D. Sin embargo, algunos de los trabajadores pueden estar remotamente dispersos. Además, ellos necesitan estar en contacto continuo para mantenerse informados en cuanto a novedades, temas urgentes a tratar, ventas, etc., que de otra manera sería complicado de explicar por teléfono o por fax [2]. Ya se vio el ejemplo en la Introducción del problema de comunicación gráfica que enfrentan muchas de las refaccionarias automotrices. III. Justificación Estudios recientes [5] muestran que la realidad virtual colaborativa utilizada en tele conferencias puede apoyar en forma útil la comunicación entre los miembros de una organización, ya que se establece un intercambio de información no solamente de texto (chat), sino en forma de audio (verbal) y gestual. Ésto último ayudaría a transmitir información no verbal, por ejemplo, los gestos con las manos y la cabeza ayudarían a complementar o sustituir la información textual y verbal. Este uso combinado de gestos no verbales, audio y texto se le conoce como integración multimodal en la interacción humanocomputadora, o HCI [4]. Es bien sabido que la interacción y comunicación entre humanos utilizando avatars gráficos (representaciones gráficas de humanos en un ambiente virtual) con límite de movimientos puede reducir el efecto inmersivo de la tele conferencia, por lo que inicialmente se utilizarán éstos en las etapas iniciales, dando paso a representaciones humanas más realistas. Además, la transmisión de diagramas y modelos en 3D se facilitaría grandemente por las características de visualización que ofrece la tecnología de realidad virtual [1]. Es posible tener un sistema básico y relativamente de bajo costo de realidad virtual si se utiliza una computadora personal adecuada con recursos de hardware actuales y software abierto (open source) para realidad virtual. IV. Requerimientos de hardware y software

3 Debido a las características de distribución de ambientes virtuales y manejo de texto y audiodentro del mismo, entre otras, se decidió utilizar el programa de software abierto DIVE (Distributed Interactive Virtual Environments), desarrollado por [3]. DIVE funciona con la arquitectura cliente-servidor, y permite manejar ambientes virtuales colaborativos, donde los usuarios se pueden comunicar internamente con voz sobre IP (VoIP) y una ventana de chat, además de compartir un mismo ambiente virtual, incluyendo modelos gráficos en 3D que residan en el mismo. En pruebas iniciales, el servidor de DIVE se montó en la supercomputadora Onyx 3200 del Laboratorio de Realidad Virtual de la Universidad de Colima, para aprovechar su poder de gráficas y memoria disponible. Sin embargo, es posible utilizar computadoras de escritorio para instalar dicho servidor. Las computadoras cliente del DIVE requieren de razonable cantidad de memoria RAM, al menos 256Mb. Para un mejor desempeño, se recomienda una tarjeta de gráficos con acelerador, con al menos 64 Mb de RAM de video. Se necesitan 33 Mb de espacio libre en disco para la instalación del DIVE. Además, se recomienda un CPU de al menos 1.4 Ghz. V. Objetivo El objetivo principal de este proyecto es facilitar la comunicación y el intercambio de información de PyMEs utilizando ambientes virtuales multimodales, haciendo un uso racional del ancho de banda de Internet. Esto es, utilizar información gráfica, textual, auditiva y gestual para la comunicación humana compartiendo un mismo ambiente virtual, ocupando un ancho de banda significativamente menor que una transmisión de video (video stream), mejorando además la calidad y cantidad de la información transmitida. VI. Ventajas de utilizar una herramienta de software libre (DIVE) El software es gratuito para la realización de ambientes virtuales colaborativos. El software permite modificar modelos en 3D (objetos virtuales) dentro de un ambiente virtual. Es posible enlazar una página Web con una visualización de un ambiente virtual DIVE y viceversa. El software de ambientes virtuales DIVE incluye transmisión de audio. El software permite conversar por chat (texto) entre los participantes. Se aprovecha el uso de la Internet. El software es relativamente fácil de instalar. DIVE permite la visualización en estéreo solamente si contamos con una tarjeta de gráficos, lentes y un transmisor de infrarrojos especiales. La interfaz (cliente) se puede personalizar o adaptar a las necesidades de cada participante. El ancho de banda que usa DIVE parece que es menor que al se utilizaría en una videoconferencia. El audio espacializado (3D) de DIVE podría mejorar la sensación de inmersión. El uso de guantes de datos para realidad virtual también podría mejorar la sensación de inmersión y comunicación visual (no verbal) con los espectadores. Los usuarios de DIVE pueden estar dispersos Puede aplicarse en PyMES en general, ya sea para la comunicación entre miembros de una empresa para capacitación, gestión, etc. Se pueden visualizar imágenes de mediana a alta calidad en el ambiente virtual, sobrepasando la calidad de video stream, ya que éste último tiene compresión

4 de video. Con esto, se pueden evitar problemas de visualización distorsionada y borrosa que generalmente sucede en videoconferencias. VII. Desarrollo y pruebas iniciales El Laboratorio de Realidad Virtual (perteneciente al CEUPROMED) y la Facultad de Telemática de la Universidad de Colima, en conjunto con el Departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones de la Facultad de Informática de la Universidad de Murcia, España, se encuentran inmersos en un proyecto de investigación (financiado con fondos PCI-IBEROAMÉRICA de España) donde se estudia el impacto de nuevas tecnologías en PyMEs. En una etapa inicial, se desarrolló un ambiente virtual colaborativo de prueba para mostrar diagramas entre dos personas (Fig. 1), utilizando el programa DIVE. Se realizó una conexión con éste utilizando la Internet, un usuario estando en Murcia, España, y otro en Colima. Las dos personas pudieron comunicarse en forma aceptable a través de VoIP y ventanas de texto, en ocasiones con pequeños retrasos, ya que hace falta corregir algunos parámetros técnicos del ambiente virtual. Se utilizaron micrófonos con cancelación de ruido, una laptop y hardware extra proporcionado por la Universidad de Murcia. Así, la tecnología de realidad virtual puede ser una buena alternativa para la comunicación remota entre los trabajadores de PyMEs. Actualmente nos encontramos perfeccionando el ambiente virtual para sortear los problemas técnicos mencionados, con la finalidad de realizar una prueba de integración de diferentes fuentes de información (resultados de simuladores), con la intención de realizar colaboración virtual y discusión sobre la información que se represente en el ambiente virtual, independientemente si los avatars se encuentren en España o México. Con este proyecto deseamos mostrar las capacidades adicionales que podrían tener las PyMES para mejorar la colaboración, distribución y análisis de información al contar una herramienta de software libre (DIVE), que les permita mejorar el desempeño y productividad de la empresa con un costo considerablemente bajo. Fig. 1. Un ambiente colaborativo de DIVE donde se muestran dos diagramas que pueden ser analizados por dos personas situadas remotamente. Como parte del proyecto de investigación descrito anteriormente, un estudiante de la Ingeniería en Telemática de la Universidad de Colima [2] desarrolló un proyecto de tesis acerca de un ambiente virtual colaborativo para el entrenamiento técnico de trabajadores de un taller mecánico (PyME). El ambiente virtual desarrollado permite el armado de un

5 distribuidor virtual (Fig. 2). El ambiente fue probado con cinco mecánicos, donde expresaron mucho interés y motivación en este tipo de aplicación, inclusive expresaron buena facilidad de uso, tomando en cuenta que los mecánicos tenían muy pocos conocimientos de computadoras. Los participantes sugirieron además otros usos para el ambiente virtual, como el utilizar este sistema en el mostrador de la refaccionaria para mostrar la pieza virtual al cliente antes de comprarla. Fig. 2. Distribuidor virtual mostrado en el visualizador DIVE. El mismo ambiente virtual va a ser probado posteriormente en forma colaborativa por otro grupo de mecánicos, para probar su usabilidad y sus características de cliente-servidor. La Fig. 3 muestra un estudiante utilizando el ratón para navegar en un ambiente virtual con el visualizador DIVE, y realizando correcciones al ambiente virtual. Fig. 3. Un estudiante analizando y corrigiendo un prototipo de ambiente virtual desarrollado en DIVE. VIII. Retos Estos son los posibles retos a los que se enfrenta este proyecto: Posible latencia en la red. Es probable que la audio conferencia sufra cierto retardo. Es necesario hacer pruebas para ajustar los parámetros y algoritmos de compresión del audio. Limitaciones en la información gestual entre participantes. Posible desorientación inicial en el ambiente virtual.

6 Dependencia de un servidor central. Se espera que las conferencias virtuales tengan menor latencia y problemas de despliegue que una videoconferencia tradicional. IX. Conclusiones Según [5], las teleconferencias con ambientes virtuales han evolucionado de ser simples representaciones de avatars gráficos a representaciones realistas donde se reflejen los movimientos gestuales de la cara y cuerpo de los participantes. Debemos comenzar a hacer pruebas con avatars completamente gráficos para probar las conexiones, audio, texto y video transmisiones, y de ahí mejorar las representaciones gráficas (aumentar el realismo) de los avatars. Creemos que esto último facilitará la comunicación entre los participantes. Es necesario llevar a cabo estudios de usabilidad más extensos para evaluar y mejorar aspectos de presentación y combinación de información en las interfaces de realidad virtual que se utilicen en este proyecto [6], así como escoger los algoritmos de compresión adecuados para la transmisión de VoIP, gráficas y video dentro de los ambientes virtuales colaborativos en DIVE. Referencias [1] G. Burdea y P. Coiffet, Virtual Reality Technology, Segunda Edición, Wiley, New Jersey, [2] G. Esqueda Machiche. Desarrollo de un Entorno Virtual Colaborativo para la Enseñanza del Ensamblado de una Pieza Automotriz. Tesis no publicada (Concluida). Ingeniería en Telemática, Facultad de Telemática, Universidad de Colima, [3] M. Anderson, C. Carlsson, O. Hagsand, O. Stahl, O. DIVE, The Distributed Interactive Virtual Environment, Technical Reference. Swedish Institute of Computer Science, [4] M. Blattner y E. Glinert "Multimodal Integration. IEEE Multimedia, Vol. 3(4), [5] P. Kauff y O. Shreer, An Immersive 3d Video-Conferencing System Using Shared Virtual Team User Environments. Memorias del CVE 02, ACM, Bonn, Alemania, [6] I. Choi, y R. Bargar, Human - Machine Performance Configuration for Multidimensional and Multi-modal Interaction in Virtual Environments, Proceedings of Human Interaction with Complex Systems, Dayton, OH, USA, Pp , 1998.