5JORNINC - Jornadas de Segurança aos Incêndios Urbanos
REALIDADE VIRTUAL E JOGOS SÉRIOS: UM NOVO PARADIGMA DE TREINO DE PESSOAS EM EVACUAÇÃO DE EDIFÍCIOS
João Emílio Almeida Investigador LIACC – Porto
Rosaldo Rossetti Professor Auxiliar FEUP – Porto
António Leça * Coelho Investigador LNEC – Lisboa
SUMÁRIO A implementação das Medidas de Autoproteção, no que se refere aos Simulacros e formação, tem revelado algumas dificuldades. Os simulacros são simplificados e as ações de formação são aligeiradas e sem a componente prática. A aquisição de conhecimento sobre os ocupantes em situação de incêndio tem-se revelado complicada em consequência da dificuldade de observar esses comportamentos em situações reais. Nesta comunicação propõe-se o uso de ambientes imersivos, denominados como “realidade virtual”, em particular os videojogos, com base no conceito “Jogos Sérios”. Resultante de uma colaboração entre a FEUP, o LIACC e o LNEC, a conceção da metodologia SPEED (acrónimo derivado do inglês para: Simulation of Pedestrians and Elicitation of their Emergent Dynamics) pretende combinar ferramentas com base em jogos sérios para aquisição de comportamento de pedestres, em particular na situação de evacuação de edifícios. Foram concebidas várias experiências, com o apoio de um painel internacional de especialistas. Neste trabalho são apresentados os resultados obtidos, com a correspondente discussão e indicação de estudos futuros.
PALAVRAS-CHAVE: Realidade Virtual, Jogos Sérios, Evacuação de Edifícios.
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Autor correspondente – Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Avenida do Brasil, 1250-999 Lisboa, Portugal
email:
[email protected]
http://www.lnec.pt
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1. INTRODUÇÃO O treino de pessoas e teste das Medidas de Autoproteção, com base nos Simulacros, tem revelado dificuldades diversas, que vão desde a relutância dos responsáveis em agendar estes eventos, até à forma ligeira e simplista como decorrem e são encarados pelos participantes, para além dos transtornos e custos associados à interrupção das normais atividades. Como resultado, os poucos simulacros são realizados em horários e condições deficientes, que dificilmente refletem a realidade [1]–[3]. As ações de formação para sensibilização dos utentes e responsáveis, conforme previsto na legislação (vidé Portaria 1532/2008, art.º 206.º [4]), acabam por ser reduzidas ao mínimo possível, quer em tempo, quer em conteúdos, sem uma componente prática, que permita às pessoas aplicar os conhecimentos adquiridos e melhor interioriza-los, um aspeto fundamental para se implementar as medidas de proteção em sede de Segurança Contra Incendio em Edifícios (SCIE). Uma possível solução passa pelo uso de ambientes imersivos, a realidade virtual, em particular os videojogos, que possibilitam um treino mais acessível. Este conceito denominado “Jogos Sérios” (JS), consiste em usar a tecnologia dos videojogos de computador, com elevado grau de realismo, para usos diferentes que não o entretenimento[5]. Entre os vários usos possíveis, inclui-se o ensino, o treino e a até simulação social. As aplicações são variadas e vão desde o uso militar até ao treino de desportistas de alto rendimento (como por exemplo pilotos de fórmula 1 ou jogadores de futebol). Também são utilizados para treino em situações onde é difícil utilizar cobaias, como por exemplo, na saúde, para treino de práticas médicas e cirúrgicas. Na educação os referidos jogos têm tido um importante papel, por motivarem os participantes, possibilitando por vezes trabalhos colaborativos. Uma outra aplicação consiste na aquisição de conhecimento comportamental, por contraponto ao uso de métodos tradicionais, baseados em questionários [6]. †
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O presente trabalho resultou de uma colaboração entre a FEUP , LIACC e o LNEC, com a conceção da metodologia SPEED (acrónimo derivado do inglês: Simulation of Pedestrians and Elicitation of their Emergent Dynamics), aplicada ao domínio da evacuação de edifícios [7]. Foram concebidas experiências, recorrendo a JS, com o apoio de um painel internacional de especialistas na área da segurança ao incêndio, tendo por base a metodologia Delphi, como exemplo de caso para testar a metodologia SPEED. Três experiências foram executadas, recorrendo a JS e tendo os questionários como contraponto. Os dados obtidos foram analisados estatisticamente, evidenciando tendências nas opções apresentadas nos vários cenários. Neste trabalho são apresentados os resultados obtidos, com a correspondente discussão. Posteriormente algumas experiências foram repetidas usando grupos etários particulares: crianças e idosos. † ‡
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FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto LIACC – Laboratório de Inteligência Artificial e Ciências da Computação da Univ.Porto
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2. CONCEITOS E TRABALHOS RELACIONADOS Para melhor contextualizar o trabalho descrito neste artigo, descrevem-se seguidamente alguns conceitos e trabalhos relacionados com a área da formação em segurança contra incêndio, JS e realidade virtual e, ainda, simuladores de evacuação de edifícios.
2.1 Treino e formação em segurança contra incêndio Uma das principais inovações da mais recente legislação de segurança contra incêndio, o Decreto-Lei 220/2008 que estabelece o Regime Jurídico de Segurança Contra Incêndio em Edifícios (RJ-SCIE) [8], atualizados pelo DL 224/2015, e o Regulamento Técnico de SCIE (RTSCIE) parte integrante da Portaria 1532/2008[4], consiste na obrigatoriedade de todos os edifícios, mesmo os existentes, com exceção das residências habitacionais e suas frações, a implementar Medidas de Autoproteção. Uma das componentes passa pela formação dos ocupantes e responsáveis (art.º 206.º do RT-SCIE), e pelo treino periódico através de exercícios práticos, denominados de simulacros. As dificuldades de implementar estas medidas obrigatórias, pelos custos e tempo inerentes, levam a que muitos responsáveis adiem ou minimizem estas ações. Urge encontrar formas mitigadoras para facilitar a implementação destas medidas, com um impacto mínimo, em custos e tempo, sendo o recurso a técnicas de realidade virtual e / ou JS, uma possibilidade.
2.2 Jogos Sérios e Realidade Virtual Desde a antiguidade que os jogos são utilizados para outros fins que não exclusivamente os lúdicos. Os jogos de guerra servem para treino dos militares em situação de paz, com um mínimo de custos e riscos para o pessoal envolvido. O advento da era dos computadores, originou a criação de um mercado de dimensão planetária, relacionado com videojogos. Estes podem ser também utilizados em consolas ou até nos telefones móveis mais recentes, os “smartphones”. A evolução das capacidades gráficas e de animação destes equipamentos, aliados a “software” altamente sofisticado, levou à criação de motores de jogos, como o Unity3D que permitem aos programadores desenvolver num espaço de tempo relativamente curto, videojogos capazes de serem executados numa variedade de plataformas, tendo por base o mesmo código. Inclusive é possível serem executados a partir de um “browser” na internet. Dos vários tipos de jogos existentes, aquele que interessa para o trabalho que aqui se descreve, é denominado First Person Shooter (FPS) ou First Person Perspective (FPP), conforme os autores, em que o jogador se desloca num mundo virtual tridimensional, com a perspetiva do seu alter-ego, ou avatar, no jogo, como se estivesse na primeira pessoa.
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Uma classe particular de jogos utilizados para outros fins que não os exclusivamente lúdicos, por exemplo, para treino ou formação, são chamados de JS, precisamente porque o seu objetivo não consiste no entretenimento, mas em utilizar as capacidades gráficas e a sensação de imersão num mundo virtual, para outros fins. No caso da SCIE, poderão ser utilizados para colocar os jogadores em cenários de simulacro para testar as suas reações e capacidades. Os simuladores de Realidade Virtual, apesar de a tecnologia que lhes está subjacente ser cada vez mais barata e acessível, têm ainda custos elevados. Uma alternativa mais económica, consiste em utilizar os videojogos, e recursos em “hardware” e “software” mais acessíveis, como sejam computadores pessoais ou consolas de jogos, para o “hardware” e motores de jogo para desenvolvimento desses jogos, como é o caso do Unity3D.
2.3 Simuladores de evacuação de edifícios Desde meados dos anos 80 do século passado que existem vários modelos de simulação da evacuação de edifícios em computador. A título de exemplo remete-se para a bibliografia dois estudos que comparam alguns desses modelos [9], [10]. Um dos principais problemas referidos consiste na falta de realismo desses simuladores, pelo facto de não implementarem modelos comportamentais dos agentes mais realistas. Na sua maior parte, os agentes que simulam os humanos, limitam-se a percorrer os espaços até encontrarem a saída mais próxima. Processos de tomada de decisão, desde logo, a decisão de deixar o edifício, obedecem a fatores que ainda hoje são pouco conhecidas pelos especialistas. Daí a necessidade de haver mais conhecimento sobre o comportamento humano em situações de evacuação de edifícios e ferramentas que permitam obter esse mesmo conhecimento.
3. EXPERIÊNCIAS Utilizando um motor de jogo denominado Unity3D, foram criados vários cenários reproduzindo algumas situações típicas durante a evacuação de um edifício. Um desses cenários consiste em selecionar o sentido de fuga ao sair de um compartimento para um corredor, e o outro na escolha da saída num auditório. 3.1 Escolha do sentido de saída de um compartimento Neste cenário, o jogador encontra-se numa sala de trabalho que dá acesso a um corredor. Pode escolher seguir pela direta ou pela esquerda. Na primeira situação, não há indicações, e quando toca o alarme, o jogador deve escolher o sentido a tomar (ver Figura 1.1). Na segunda, o cenário repete-se, mas com uma seta indicando que deverá seguir pela esquerda (Fig.1.2). Na seguinte, a seta mantem-se mas o corredor do lado esquerdo está com fumo (Fig.1.3). Na quarta, para além de fumo há fogo (Fig.1.4). E na última, a seta continua a apontar para a esquerda, mas há pessoas a correr em sentido contrário (Fig.1.5).
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5 Figura 1: Imagens das situações da experiência relativa à escolha do sentido de saída Nesta experiência participaram 62 indivíduos, com idades entre os 12 e 76 anos, idade média de 33, desvio padrão 13,33; 55% do sexo masculino e 45% do sexo feminino; mais 95% com experiência no uso de TIC (tecnologias de informação e comunicação), sendo 47% jogadores frequentes de videojogos. Apenas 26% referiram possuir alguma formação em segurança contra incêndio. Os resultados encontram-se apresentados no gráfico da Figura 2. Da análise do gráfico, conclui-se que há uma tendência para escolher a direita em detrimento da esquerda, quando não há indicações (situação 1). Noutras experiências realizadas, utilizando questionários e amostras diferentes, esta tendência foi mais expressiva, chegando a ser de 73% (direita) versus 27% (esquerda) [11]. Na situação seguinte, com sinalética a apontar o sentido de evacuação para a esquerda, 100% dos participantes seguiram esta indicação. Convém ressalvar que em experiências similares, houve alguns participantes que não se aperceberam da seta, tendo virado à direita, designadamente numa experiência com crianças [12].
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Figura 2: gráfico com os resultados da experiência “escolha do sentido de saída” Nas situações seguintes, com a seta a indicar o sentido de fuga para a esquerda, existem condicionantes para os participantes. Na situação 3, o caminho indicado está com fumo, mesmo assim, 52% arriscaram prosseguir. Quando inquiridos, alguns referiram que no jogo não sentiram nenhum risco e quiseram ver até onde podiam ir. Já na situação 4 com fogo, nenhum arriscou e todos (100%) preferiram o sentido oposto. Na última situação, confrontados com pessoas a correr no sentido oposto ao indicado, apenas 35% seguiu a seta; os restantes preferiram seguir as pessoas a fugir, confiando que teriam alguma informação desconhecida (por exemplo, a saída estar bloqueada ou com algum sinistro grave a decorrer). Esta experiência permite obter alguma informação sobre a forma como as pessoas reagem em várias situações e que critérios utilizam para escolher o sentido de fuga. Naturalmente que os resultados devem ser analisados e utilizados com cuidados, devido à limitação da amostra e que carecem de mais testes, que poderão passar por outros grupos etários e com diferentes níveis de formação. Todavia, já dão algumas indicações sobre as tendências de escolha.
3.2 Cenário auditório Esta experiência visa perceber qual a saída que um ocupante de um auditório ou anfiteatro escolherá para deixar esse espaço, em caso de emergência, com entrada a dois níveis: a entrada que utilizou para aceder ao espaço ou a que se encontra mais perto de si. Há quatro combinações possíveis neste jogo: entrando pelo nível superior ou inferior, a pessoa senta-se mais perto da porta por onde entrou ou no lado oposto.
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Figura 3: Imagens do cenário auditório, perspetiva inferior (esq.) e superior (dir.) Na Figura 3 vemos a entrada para a sala a nível inferior (esquerda) e a nível superior (direita). Nesta experiência a amostra contou com a participação de 57 pessoas, com idades entre os 13 e 76 anos, média de 34, desvio padrão 14,15. Os participantes foram na sua grande maioria os mesmos utilizados na experiência anterior.
Figura 4: Resultados do cenário Auditório para as 4 situações possíveis: entrada pelo nível superior e ficar sentado numa fila de cima ou numa fila de baixo; entrada pelo nível inferior e sentar-se na parte de baixo ou de cima da sala
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Os resultados encontram-se apresentados no gráfico da Figura 4. Uma análise imediata permite concluir que, regra geral, as pessoas preferem a saída mais próxima do local onde se encontram. No entanto, há uma preferência pela saída inferior, em detrimento da superior, mesmo quando se encontram sentados nas filas de cima (casos 1 e 4), em que 23% e 18%, respetivamente, preferem a saída inferior, apesar de estarem na parte superior da sala. Este fato pode ser explicado pela preferência em descer as escadas da sala, por contraponto a ter de subir. Como referido na experiência anterior, atendendo à dimensão reduzida da amostra, estes dados devem ser utilizados com precaução, sendo necessário realizar mais experiências e com amostras diferenciadas, de forma a se poderem extrair conclusões mais seguras. Servem como indicação de tendência e para confirmar algumas ideias de base empírica.
4. CONCLUSÕES As experiências descritas permitem concluir que os JS podem ser utilizados na dupla vertente de treino e formação, mas também para recolha de dados sobre o comportamento humano em situações de emergência. Estes dados poderão servir para os especialistas melhorarem os planos de evacuação, mas também para aumentar o realismo dos simuladores computacionais de evacuação, normalmente baseados em “agentes inteligentes”. O nível de inteligência dos agentes que tentam reproduzir os comportamentos das pessoas reais, depende do conhecimento científico que à data é ainda reduzido. A implementação e programação desses agentes, passa pela modelação comportamental, área de investigação do domínio da inteligência artificial. Como trabalho futuro refere-se a necessidade de melhorar e incrementar os jogos e cenários disponíveis, para os adaptar a um maior número de situações. Uma melhoria consiste na integração automática ou pelo menos, mais simplificada, dos modelos geométricos dos edifícios no jogo, utilizando o BIM. O uso de técnicas multijogador permitirá ter vários participantes no mesmo cenário, a competir, possibilitando recriar simulacros virtuais, com um custo e impacto muito menor nas organizações, permitindo aumentar a frequência e a complexidade dos cenários face aos realizados atualmente. A outra vertente consiste na aquisição de comportamentos e modelação de agentes cada vez mais inteligentes e parecidos com os humanos, que permitam criar simuladores de evacuação mais realistas do que os atuais.
AGRADECIMENTOS Os autores agradecem aos especialistas que fizeram parte do painel que serviu de base à metodologia Delphi, aos voluntários e à FCT (Fundação para a Ciência e a Tecnologia), que financiou parte deste trabalho com uma bolsa de doutoramento, refª. SFRH/BD/72946/2010.
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REFERÊNCIAS [1] [2]
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