- Se creó un sistema de VR completo para ratones que permite que un ratón real controle y explore el juego clásico DOOM
- El sistema está compuesto por una bola de seguimiento de movimiento, un headset panorámico, un disparador de entrada y un circuito de recompensa, y todo el hardware y software se publica como open source
- La segunda versión (V2) mejora con sensores más precisos, una pantalla AMOLED con campo de visión de 180° y piezas modulares impresas en 3D
- El software de control basado en Python procesa en tiempo real el movimiento, las recompensas y la integración con el juego mediante comunicación entre Raspberry Pi y una PC
- Los ratones realmente exploraron el espacio virtual y realizaron acciones de disparo, lo que muestra nuevas posibilidades para la investigación del comportamiento animal y el desarrollo de sistemas interactivos
Resumen del proyecto
- Se construyó un entorno de VR personalizado para que un ratón pudiera jugar DOOM
- Componentes: bola tipo treadmill con seguimiento de movimiento, headset panorámico, disparador de entrada y circuito de recompensa
- Todas las piezas se ofrecen como open source junto con planos para impresión 3D, esquemas de circuitos, firmware y software de control
- La versión inicial (V1) fue desarrollada en Nueva York y solo permitía entrenamiento simple de recorrido por pasillos, pero en la V2 evolucionó a un sistema completamente modular
- Las piezas metálicas fueron diseñadas y fabricadas en colaboración con SZURWIN KFT
Comparación entre V1 y V2
- V1
- Solo permitía la estructura básica de la bola y entrenamiento de avance
- Los sensores y la estructura mecánica eran simples, sin pantalla panorámica
- V2
- Implementa un nuevo mecanismo de accionamiento de la bola para movimientos más suaves
- Integra una pantalla AMOLED con campo de visión horizontal de 180° y vertical de 80°
- Incorpora sensores mejorados para seguimiento preciso del movimiento
- Incluye un sistema de recompensa reforzado con motor de mezcla
- Asegura piezas modulares impresas en 3D y mayor estabilidad electrónica
- Debido a la edad de los ratones, no se realizó una validación conductual completa, aunque el sistema funcionó correctamente
Configuración de hardware
- Estructura general
- Está compuesta por una treadmill esférica que detecta el movimiento del ratón, un disparador para disparar, una pantalla panorámica y un sistema de recompensa con agua azucarada
- Todos los dispositivos están montados sobre un marco modular de aluminio, formando un entorno experimental independiente
- Interfaz visual
- Un headset AMOLED plegable rodea la cabeza del ratón sin interferir con el espacio de sus bigotes
- Se colocan boquillas de aire cerca de los bigotes izquierdo y derecho para transmitir eventos del juego, como choques contra paredes
- Incluye un tubo dispensador de recompensa y una ranura para un pequeño altavoz
- Detección de movimiento
- Los sensores ópticos de la bola de rotación libre rastrean el desplazamiento y lo convierten en movimiento dentro del juego
- La función de accionamiento por motor permite simular trayectorias durante el entrenamiento
- Entrada del disparador
- Un dispositivo de disparo tipo palanca que el ratón jala con las patas delanteras, con resorte y codificador rotatorio
- Un motor paso a paso permite demostraciones automáticas para apoyar el entrenamiento que vincula estímulos visuales y movimiento
- Sistema de recompensa
- Dosificación precisa de agua azucarada en unidades de 10μL, controlada con bomba, sensor de presión y válvula solenoide
- Un mezclador mantiene constante la concentración y ofrece recompensas inmediatas sincronizadas con eventos del juego
- Limitaciones
- Según el tamaño o temperamento del ratón, es necesario ajustar la posición del disparador y el flujo de recompensa
Arquitectura de software
- Un sistema de control modular basado en Python administra todo el ciclo
- Funciones principales: captura de movimiento, control de la bola, detección del disparador, distribución de recompensas, integración con DOOM y lógica de entrenamiento
- Se integra con el entorno ViZDoom para ejecutar control conductual en lazo cerrado en tiempo real
- Comunicación TCP entre la PC y Raspberry Pi
- Pi: lectura de sensores, accionamiento de la bola y control de recompensas
- PC: ejecución del juego, procesamiento de datos y envío de comandos de alto nivel
- Todos los componentes pueden operar en modo manual o automático, y los parámetros se configuran en código Python
- Limitaciones
- No hay función de calibración automática, por lo que se debe verificar manualmente la alineación de sensores y el timing de recompensas
- Algunos firmwares de microcontroladores requieren ajustes según las tolerancias del hardware
Resultados experimentales
- Los ratones lograron explorar el entorno virtual y accionar el disparador de disparo
- Se necesitó un período de adaptación de alrededor de 2 semanas por individuo
- Aunque el entrenamiento avanzado completo no se terminó, se confirmaron resultados positivos en participación en el sistema y capacidad de respuesta
- Limitaciones
- Faltan estudios sobre entrenamiento de largo plazo y variabilidad entre individuos
- El impacto de la exposición a VR en la salud de los ratones requiere más investigación
Planes a futuro
- Se está preparando una Rat VR Build Guide, y se ofrecerá apoyo para la construcción a investigadores o makers interesados
- YoloRun.Capital está invirtiendo en este tipo de proyectos creativos y experimentales
- Se reciben con gusto nuevas ideas
Equipo
- Viktor Tóth – encargado del entrenamiento de los ratones
- Sándor Makra – diseño de electrónica
- Ákos Blaschek – documentación y publicación open source
2 comentarios
Me pregunto si esto está bien desde el punto de vista de la ética en la experimentación con animales. Veo que alguien también lo señaló en los comentarios de Hacker News.
Comentarios en Hacker News
Solo me decepciona que todos los componentes se hayan publicado únicamente como archivos STL. Si también publicaran modelos paramétricos o archivos fuente, sería mucho más fácil hacer iteraciones de diseño rápidas. Por ejemplo, si se quisiera experimentar con gatos u otros animales en lugar de ratas, no bastaría con ajustar la escala y habría que rehacerlo desde cero.
También estaría bien que agregaran una estimación de costos al BOM (lista de materiales). No tiene que ser exacta, pero ayudaría a calcular rápido el presupuesto del proyecto y a encontrar puntos para reducir costos.
Por último, también me da curiosidad si a las ratas les gustó Doom o si prefirieron otros juegos. Creo que preguntas así podrían ayudar a entender mejor la personalidad y las preferencias de los animales. Gracias por publicarlo como open source; me emociona ver cómo evoluciona
Para animales más pequeños que una rata (por ejemplo, un ratón) habría que rediseñar todo el equipo, y para gatos harían falta una bola más grande y resortes más suaves. También me encantaría intentar hacer algún día un setup de VR para gatos.
En este experimento las ratas en realidad no jugaron Doom; solo estaban en la fase de acostumbrarse al entorno. En una configuración anterior entendían la relación entre recompensa y comportamiento y realmente estaban muy metidas.
Creo que los juegos en primera persona les resultarían más naturales a las ratas. Gracias por el comentario; ojalá algún día la VR para mascotas se vuelva realidad
Las ratas, que evolucionaron más rápido que los humanos, terminaron creando robots llamados Rodot y superaron a la humanidad. Antes de que los humanos pudieran siquiera prepararse para defenderse, la rebelión de las ratas ya se había vuelto realidad
Ese retraso solo genera frustración en vez de recompensa de aprendizaje, así que sin duda habría que corregirlo
Es una liga de VR realmente increíble, y da pena que este proyecto no haya continuado
Tal vez sería distinto si la participación fuera voluntaria, pero de no ser así, esto limita su libertad y puede causar daño psicológico y físico.
Como alguien que apoya los derechos de los animales, creo que serían preferibles experimentos alternativos o formas de participación voluntaria
Enlace al artículo de BBC