L'ETH sviluppa un'applicazione di realtà aumentata per i dentisti

I libri di testo sono spesso difficili da consultare a causa della loro densità di informazioni e possono essere scoraggianti. L'applicazione AR Osteoclasts, invece, semplifica l'apprendimento. L'applicazione, programmata dallo sviluppatore di giochi Jascha Grübel del Game Technology Center dell'ETH in collaborazione con Bernd Stadlinger, direttore del reparto di chirurgia orale del Centro di medicina dentale di Zurigo e membro dell'ETH AI Center, introduce i dentisti in erba ai processi di rimodellamento osseo in modo divertente.

Quando gli studenti puntano la fotocamera del loro tablet o smartphone su un'immagine specifica del libro Communication of Cells, atterrano sulla superficie ossea accanto a un vaso sanguigno. In questo microcosmo ingrandito di 600 volte, i giocatori controllano processi biologici e biochimici che altrimenti si svolgerebbero automaticamente. Ciascuno dei sei capitoli del gioco è introdotto da una voce che spiega il contesto del riassorbimento osseo e il ruolo svolto.

Lo sviluppatore principale Grübel ha dovuto prima familiarizzare con l'argomento: "Ho guardato filmati didattici e ho riassunto tutte le cellule coinvolte, i loro compiti, le azioni e le interazioni in una mappa mentale". Poiché i processi del corpo avvengono automaticamente, Grübel ha dovuto decidere quali elementi di essi sarebbero stati adottati dagli esseri umani nel gioco. "Ad esempio, quando il giocatore tocca lo schermo, l'osteoclasta invia sostanze messaggere per attirare le cellule staminali, che si sviluppano in osteoblasti che riparano l'osso", spiega Grübel.

A volte i giocatori ricevono anche un aiuto simbolico: Nel terzo capitolo, controllano due rubinetti - uno per l'acido cloridrico e uno per gli enzimi - con cui possono sciogliere l'osso con la giusta quantità delle due sostanze. Grübel programma questi meccanismi di gioco su Unity, una piattaforma su cui vengono sviluppati i giochi. "Per un gioco, anche il tempo deve muoversi nel computer e definire il passo successivo nel corso del gioco", spiega Grübel. "Unity fornisce già questo sfondo e, ad esempio, le leggi fisiche che devono essere applicate nel gioco". In definitiva, tutte le meccaniche di gioco sono calcoli matematici, dice Grübel.

Fabio Zünd, direttore generale del GTC, descrive la ricerca dell'equilibrio tra gioco, scienza ed educazione come una sfida particolare: "Un gioco deve essere divertente e motivante. Per raggiungere questo obiettivo, dobbiamo semplificare i processi biologici senza distorcerli". Ciò ha richiesto un intenso dialogo tra gli sviluppatori del gioco e i dentisti, i ricercatori e lo staff editoriale. "Alcune mosse del gioco ricordavano ai ricercatori modelli di conoscenza obsoleti. Abbiamo quindi dovuto lavorare insieme per capire come rappresentare le conoscenze attuali in modo significativo", spiega Grübel.

Un'altra sfida è stata quella di garantire che l'applicazione funzionasse sul maggior numero possibile di dispositivi: "Al GTC, di solito ci concentriamo sui prototipi di ricerca, il che significa che funzionano solo su un dispositivo, ma possono fare cose folli", dice Zünd. Al contrario, AR Osteoclasts è un prodotto presente negli app store e destinato a raggiungere il maggior numero di persone possibile. Gli sviluppatori hanno quindi dovuto limitare la tecnologia di AR Osteoclasts in modo che l'applicazione funzionasse anche sui dispositivi più vecchi. L'artista digitale Violaine Fayolle ha ridimensionato il modello 3D dettagliato dell'osso su cui si trova il giocatore, in modo che i dispositivi non si surriscaldino durante la visualizzazione del gioco. Il modello 3D proviene dal produttore di filmati medici interActive Systems, che ha partecipato allo sviluppo dell'app insieme all'editore.

La misura in cui gli studenti sono più motivati o addirittura imparano meglio grazie all'applicazione è attualmente analizzata in uno studio di accompagnamento. Tuttavia, entrambi gli informatici vedono nei giochi un grande potenziale educativo. "Con i giochi si può insegnare molto, ma è difficile sapere cosa si sta insegnando. Abbiamo bisogno di ulteriori risultati dalle scienze dell'apprendimento", afferma Grübel.