康奈尔科技的研究人员开发了一种名为Portobello的新型驾驶模拟器，该模拟器融合了虚拟和混合现实，使驾驶员和乘客能够在现实世界中看到虚拟物体。这项技术为研究人员在实验室和道路上进行相同的用户研究开辟了新的可能性，这一新概念被称为“平台可移植性”。研究团队由康奈尔科技雅各布斯理工学院的副教授Wendy Ju领导，他们在ACM计算机系统人因会议（CHI）上展示了他们的论文“Portobello: Extended Driving Simulation from the Lab to the Road”，该论文在会议上获得了荣誉提名。
Portobello是一个在道路上进行驾驶模拟的系统，使驾驶员和乘客能够使用混合现实（XR）头戴设备。研究团队开发Portobello的动机源于他们在XR-OOM上的工作，XR-OOM是一个XR驾驶模拟器系统，但它有一些局限性。Portobello的设计旨在克服这些局限性，并将道路驾驶模拟锚定在物理世界中。研究人员利用Portobello系统生成研究环境的精确地图，并在此地图中基于现实世界元素战略性地放置虚拟物体。通过成功整合Portobello，团队不仅解决了XR-OOM的局限性，还引入了平台可移植性。这一创新使研究人员能够在受控的实验室环境和现实世界的驾驶场景中进行相同的研究，增强了研究结果的精确性和适用性。Portobello还可以促进“研究双胞胎”——在不同环境中进行相同的研究，这不仅使研究结果更具现实性，还帮助揭示其他因素如何影响结果。
Portobello驾驶模拟器的特性和功能
Portobello驾驶模拟器的开发是为了提升在受控实验室环境和真实驾驶场景中的研究能力。Portobello允许用户使用混合现实头戴设备，将虚拟物体叠加到现实世界的环境中，从而实现全面的用户研究。该项目基于团队之前的XR-OOM模拟器，解决了虚拟元素与物理对象准确定位的问题。Portobello通过精确映射研究区域并根据现实世界特征战略性地放置虚拟元素，确保虚拟场景与物理环境无缝对接。
Portobello的“研究双胞胎”能力使得在不同环境中进行相同研究成为可能，从而提高研究结果的实际相关性。Portobello不仅在学术研究中有应用，还满足了更广泛的行业需求，推动了自动驾驶和人机交互研究的发展。通过这种方式，Portobello不仅解决了XR-OOM的局限性，还引入了平台可移植性，使研究人员能够在受控的实验室环境和现实世界的驾驶场景中进行相同的研究，从而提高研究结果的精确性和适用性。
平台可移植性对研究的影响
平台可移植性是Portobello系统的一个关键创新点，它使得研究人员能够在不同的环境中进行相同的研究，从而提高研究结果的精确性和适用性。微软研究院和开发部门在2016年至2018年间开发了Microsoft MakeCode，这是一个旨在教授编码的多功能免费网络平台。尽管MakeCode支持多种设备，但其在BBC micro:bit上的应用尤为显著。BBC micro:bit是一种主要为11至14岁学生设计的小型功能丰富的计算机。尽管该平台在全球60多个国家使用，拥有超过800万台micro:bit，但它面临着需要持续互联网连接和计算机访问的挑战，这在非课堂环境中可能会受到限制。
为了解决这些问题，微软研究院在IDC 2024会议上提出了MicroCode，这是一种便携式编程方法，使得在任何地方都可以对micro:bit进行编程。MicroCode系统利用了两项技术进步：micro:bit V2和Arcade shield。micro:bit V2拥有128KB的RAM和更快的处理器，支持一个小型外部彩色屏幕；Arcade shield是一种低成本的电池供电手持设备，可以插入micro:bit V2，提供彩色屏幕和输入功能，支持实时和便携式编程。
研究表明，新手对采用新编程工具的意愿通常取决于这些工具的易用性、熟悉度和可理解性。为此，MicroCode使用了Kodu视觉编程模型，并为micro:bit V2创建了一个迷你版的Kodu编辑器，使用户能够充分利用设备的硬件功能来创建简单的程序。整个系统——编辑器、用户程序、编译器和运行时——集成在micro:bit V2的永久内存中，使得程序在设备断开连接时仍能继续运行，并在重新连接后再次编辑。
为了评估MicroCode的影响，兰卡斯特大学的教育研究人员在英国的三所学校进行了研究。结果表明，MicroCode有效地支持了小学阶段的micro:bit学习，激发了孩子们的参与感和自主性。通过简化实时更新程序的过程，MicroCode扩展了学习环境，包括户外数据收集等活动。此外，这一创新工具还激发了教师探索将物理计算整合到更广泛的课程中，超越了传统的计算教育界限。
展望未来，MicroCode有望成为学校中一个可扩展的创意计算平台，适用于多个学科。一个令人兴奋的发展是MicroData，这是由兰卡斯特大学的一名学生开发的新应用，专注于数据科学，使学生能够收集和分析环境数据或实时评估化学反应的影响。MicroCode现已在GitHub上提供，并与Microsoft MakeCode Arcade兼容。
Portobello与XR-OOM的比较
康奈尔大学（2024USNews美国大学排名：12）的研究人员开发了一种名为Portobello的新型驾驶模拟器，该模拟器融合了虚拟现实和混合现实技术，使驾驶员和乘客能够在现实世界中看到虚拟物体。该技术为研究人员提供了在实验室和实际道路上进行相同用户研究的新可能性，这一概念被称为“平台可移植性”。研究团队由康奈尔大学技术学院的Wendy Ju副教授领导，他们在ACM计算机系统人因会议上展示了他们的论文，并获得了荣誉提名。
Portobello系统能够在物理世界中锚定道路驾驶模拟，通过生成精确的研究环境地图，研究人员可以基于现实世界元素战略性地放置虚拟物体。该系统不仅解决了之前XR-OOM系统的局限性，还引入了平台可移植性，使研究人员能够在受控实验室环境和实际驾驶场景中进行相同的研究，从而提高研究结果的精确性和适用性。Portobello系统的成功整合使得研究人员能够进行“研究双胞胎”——在不同环境中运行相同的研究，这不仅使研究结果更加现实，还帮助揭示其他因素如何影响结果。
Wendy Ju的角色和她对项目的贡献
Wendy Ju是康奈尔科技雅各布斯理工学院的副教授，她在Portobello项目中扮演了关键角色。她的研究主要集中在人机交互和自动驾驶技术领域。Wendy Ju在ACM计算机系统人因会议上展示了他们的论文“Portobello: Extended Driving Simulation from the Lab to the Road”，并获得了荣誉提名。她的领导和指导使得Portobello项目能够成功克服XR-OOM的局限性，并引入了平台可移植性这一创新概念。
Wendy Ju的贡献不仅限于技术开发，她还在项目的整体方向和研究方法上提供了重要的指导。她的研究团队通过Portobello系统生成研究环境的精确地图，并在此地图中基于现实世界元素战略性地放置虚拟物体，从而确保虚拟场景与物理环境无缝对接。她的领导使得研究团队能够在受控的实验室环境和现实世界的驾驶场景中进行相同的研究，增强了研究结果的精确性和适用性。
综合总结
康奈尔科技的研究人员开发的Portobello驾驶模拟器，通过融合虚拟和混合现实技术，使驾驶员和乘客能够在现实世界中看到虚拟物体。这一创新不仅解决了之前XR-OOM系统的局限性，还引入了平台可移植性，使研究人员能够在受控实验室环境和现实世界的驾驶场景中进行相同的研究，从而提高研究结果的精确性和适用性。Portobello的“研究双胞胎”能力使得在不同环境中进行相同研究成为可能，从而提高研究结果的实际相关性。
Wendy Ju在Portobello项目中扮演了关键角色，她的领导和指导使得项目能够成功克服XR-OOM的局限性，并引入了平台可移植性这一创新概念。她的研究团队通过Portobello系统生成研究环境的精确地图，并在此地图中基于现实世界元素战略性地放置虚拟物体，从而确保虚拟场景与物理环境无缝对接。
总的来说，Portobello驾驶模拟器的开发不仅在学术研究中有应用，还满足了更广泛的行业需求，推动了自动驾驶和人机交互研究的发展。通过这种方式，Portobello不仅解决了XR-OOM的局限性，还引入了平台可移植性，使研究人员能够在受控的实验室环境和现实世界的驾驶场景中进行相同的研究，从而提高研究结果的精确性和适用性。
参考新闻资料:
- Virtual, mixed realities converge in new driving simulator
- Cornell Tech Incorporates Virtual and Mixed Realities in New Driving Simulator
- MicroCode: Portable programming for the BBC micro:bit – Microsoft Research
- Virtual and mixed realities converge in new driving simulator
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