VR-симулятор позволяет изучать гибридизацию и генетику певчих птиц

Вспышка сине-желтого оперения проносится над полем в конце мая. Это голубокрылый древесный певун – одна из самых ярких птиц Северной Америки. Теперь прикоснуться к работе орнитолога, аккуратно поймать, окольцевать и изучить такую птицу, чтобы понять состояние ее популяции, может каждый. Такая возможность, когда-то доступная лишь ученым, появилась благодаря виртуальной реальности, разработанной в Университете штата Пенсильвания.

Программа виртуальной реальности (VR), получившая название VRmivora, была создана в рамках пятилетнего гранта Национального научного фонда США (NSF). Проект возглавил профессор биологии Дэвид Тоус в партнерстве с Центром иммерсивных технологий Университета штата Пенсильвания. Программа уже доступна для бесплатного скачивания на VR-платформе SideQuest.

Идея проекта родилась у студентки Лизы Ванг, которая хотела улучшить научную коммуникацию и сделать полевые исследования более понятными для широкой публики. «В нашей работе есть полевые выезды, лабораторные анализы и вычислительные задачи. Большая часть этого либо недоступна для большинства людей, либо, как в случае с вычислениями, слишком абстрактна», – объяснила Ванг. Она предложила идею VR-симуляции профессору Тоусу и создала первую 3D-модель птицы, которая легла в основу проекта.

Название VRmivora – это игра слов, основанная на родовом названии голубокрылого певуна, Vermivora cyanoptera. Исследования Тоуса посвящены изучению гибридизации этого вида с другим, златокрылым певуном. Потомство от таких союзов может иметь самое разное сочетание окрасов, и ученые пытаются выяснить, какие гены или факторы питания на это влияют. Для этого они анализируют ДНК из помета птиц.

Однако собрать образцы у диких певунов непросто. Эти перелетные птицы появляются в Пенсильвании в середине мая, когда у студентов идут экзамены или начинаются каникулы, поэтому они редко получают возможность участвовать в полевых работах. «Именно здесь на сцену выходит VRmivora, – говорит Тоус. – Это не заменяет возможность выехать в поле, но является очень близким приближением. Когда я рассказываю студентам о кольцевании птиц или использовании паутинных сетей, у них нет наглядного представления. Программа восполняет пробел в той части научного процесса, которая не всегда доступна».

Симулятор позволяет взаимодействовать с птицами и лабораторией в уменьшенном масштабе. «В виртуальной реальности можно совершать ошибки, которые недопустимы в реальной жизни, – отмечает Тоус. – Также можно испытать то, что в полевых условиях сделать, вероятно, не удалось бы. Одна из моих любимых частей – это когда вы можете взять птицу, приблизить ее и рассмотреть все детали, что не всегда возможно в реальности».

В виртуальном мире пользователи могут приблизиться к певунам, сидящим на ветках, послушать их пение и аккуратно взять в руки для осмотра и сбора образцов, сверяясь с виртуальным полевым определителем. Симуляция также включает 360-градусное видео, на котором команда Тоуса ловит, измеряет и кольцует птиц в реальных условиях. После этого пользователи перемещаются в виртуальную лабораторию, где проходят все этапы анализа образцов, включая выделение и обработку генетического материала.

Тоус уже включил VR-симуляцию в свой курс «Молекулярная экология», где студенты учатся изучать эволюцию через призму генетики. Он также надеется представить VRmivora на мероприятиях для старшеклассников, чтобы способствовать популяризации науки. «Я думаю, что для моих коллег-преподавателей возможность увидеть потенциал VR станет источником творческого вдохновения. Это один из способов донести часть нашего опыта до студентов, дополняя реальные возможности для тех, у кого нет прямого доступа к птицам, с которыми мы работаем», – заключил ученый.