L'inizio della collaborazione

Mircea Dorin Popovici è stato il mio primo dottorando, in ordine cronologico. Non era stato un mio studente, come accadde per altri miei dottorandi, ma era assistente all'Università Ovidius di Costanza, dove in quegli anni insegnavo. Non avendo attorno a sé un altro relatore adatto alla direzione che intendeva seguire, scelse di svolgere il dottorato con me.

Proveniva dalla matematica, essendosi laureato all'Università di Bucarest, e desiderava orientarsi verso il campo dell'informatica. La scelta non era priva di rischi, ma, tenendo conto dei suoi precedenti editoriali — libri di informatica scritti insieme al padre, professore universitario di matematica — mi sembrò una scelta possibile. La sua formazione matematica gli dava una certa libertà di pensiero e flessibilità intellettuale, mentre l'interesse per la computer graphics e per la realtà virtuale era autentico. Allo stesso tempo, era chiaro che la sua inclinazione andava più verso la tecnologia informatica che verso l'astrazione teorica. Con il tempo avrebbe consolidato proprio questa dimensione tecnologica, avvicinandosi sempre più alla programmazione e alla costruzione effettiva di ambienti virtuali.

Il piano individuale di preparazione, redatto nel 1997, mostra molto chiaramente questa orientazione: la specializzazione era Calcolatori, mentre il tema della tesi, da me proposto, era Modelarea spațiului în universuri virtuale — la modellazione dello spazio negli universi virtuali. Anche le relazioni intermedie andavano nella stessa direzione: metodi e tecniche per la realizzazione di ambienti virtuali, linguaggi di modellazione degli oggetti negli ambienti virtuali e tecnologie componenti della realtà virtuale.

La tesi di dottorato

La tesi, discussa all'Università Politehnica di Bucarest nel 2004, portava il titolo Modelarea spațiului în universuri virtuale. Era un lavoro ben organizzato, articolato in quattro parti: contesto, modello, applicazioni e conclusioni. Non era una tesi sulla semplice costruzione di scene 3D, ma un tentativo di dare un quadro concettuale coerente a un'area allora ancora in formazione a livello mondiale, all'incrocio tra grafica, sistemi multi-agente, interazione e applicazioni educative.

Il contesto

La prima parte della tesi fissa il quadro concettuale: il contesto e il vocabolario teorico della ricerca. Il capitolo sullo spazio virtuale discute, più in termini filosofici che ingegneristici, il rapporto tra reale e virtuale, le diverse prospettive da cui lo spazio virtuale può essere compreso e il ruolo della percezione nella costituzione di un'esperienza di realtà virtuale. Mircea cerca qui di superare l'idea corrente dello spazio virtuale come semplice copia geometrica del reale e di considerarlo come uno spazio dell'esperienza, costituito attraverso percezione, azione e significato.

Seguono i capitoli sugli agenti e sugli avatar, poi quelli sulle architetture orientate al comportamento. L'agente non è più visto soltanto come un oggetto programmato, ma come un'entità dotata di autonomia, reattività, proattività, sociabilità, adattabilità e credibilità; l'avatar, rappresentazione dell'utente nell'ambiente, appare come la forma attraverso la quale l'utente entra nello spazio virtuale e ne diventa un “habitué”. Questi capitoli hanno il ruolo di preparare il passaggio dalla riflessione generale alla costruzione effettiva del modello.

Il modello

La parte centrale della tesi è il capitolo 5, che contiene il suo contributo principale. Qui viene proposto il modello dell'ambiente virtuale propriamente detto. L'idea di base è trattare l'ambiente virtuale come uno spazio informazionale popolato da entità virtuali, ciascuna descritta mediante attributi e mediante forme informazionali associate a tali attributi. Attorno agli attributi vengono introdotte le nozioni di nimb e aura, cioè i domini di percezione e di emissione attraverso i quali le entità entrano in rapporto le une con le altre.

Da queste forme informazionali si costruiscono le relazioni informazionali, poi le entità virtuali e, infine, gli agenti virtuali. L'agente è definito come un'entità complessa, capace di percepire, decidere e reagire nel proprio ambiente. Per la componente decisionale, Mircea ricorre alle mappe cognitive fuzzy, utilizzate per trasformare le percezioni in reazioni e piani d'azione. A mio parere, è qui che si trova il nucleo reale del lavoro: il tentativo di descrivere l'ambiente virtuale non come semplice scenario geometrico, ma come rete dinamica di forme e relazioni informazionali.

Le applicazioni di validazione

La terza parte è riservata alla validazione del modello in due applicazioni. La prima è Virtual Aquarium, un ambiente popolato da pesci virtuali con comportamenti differenziati, in uno spazio dinamico e interattivo. Qui l'accento cade sui recettori, sugli effetti e sull'uso delle mappe cognitive fuzzy per ottenere comportamenti distinti.

La seconda applicazione è EVE – Environnement Virtuel pour Enfants, un ambiente virtuale educativo distribuito, destinato all'apprendimento della lettura attraverso il gioco, l'emulazione e la cooperazione. L'ambiente è quello di una scuola virtuale popolata dagli avatar dei bambini, da tutor virtuali e da un agente-narratore. La scelta di queste due applicazioni è significativa: una testa il modello in un ambiente quasi sperimentale, l'altra in un contesto pedagogico e collaborativo.

Le conclusioni

L'ultima parte riprende i contributi e apre alcune direzioni di sviluppo. Nel suo insieme, la tesi ha un'architettura chiara: dalla definizione del quadro, alla proposta del modello, fino alla sua verifica attraverso le applicazioni. Anche se non porta la formalizzazione fino alle sue ultime conseguenze, ha coerenza e una propria identità.

La discussione della tesi

Mircea discusse la tesi alla Politehnica di Bucarest il 13 dicembre 2004, alla presenza della commissione e di un gruppo di colleghi venuti da Costanza (Fig. 1–6). La presentazione di Mircea fu molto buona, la commissione ne fu soddisfatta, e il verdetto fu “Magna Cum Laude”.

Il modello dell'ambiente virtuale e gli agenti virtuali

La direzione più interessante della tesi di Mircea Dorin Popovici si è cristallizzata attorno al modello dell'ambiente virtuale come spazio informazionale. Negli articoli scritti in quel periodo, in particolare in The Virtual Environment – Another Approach e nei lavori connessi sugli agenti virtuali, l'ambiente virtuale non è più trattato come una semplice scena tridimensionale popolata da oggetti grafici, ma come un universo multidimensionale in cui le entità interagiscono attraverso flussi di informazione.

L'idea di base era che un'entità virtuale non dovesse essere definita soltanto dalla sua geometria, ma anche dal modo in cui può essere percepita, dal modo in cui agisce sull'ambiente e dalle relazioni informazionali che stabilisce con le altre entità. In questa prospettiva, un oggetto virtuale, un avatar o un agente non sono semplici apparizioni visive, ma nodi in una rete dinamica di percezioni, azioni, stimoli e reazioni.

Per esprimere questa idea, il modello introduce le nozioni di aura e nimb. L'aura designa il dominio di emissione o di azione di un'entità: lo spazio in cui una sua determinata proprietà diventa accessibile alle altre entità. Il nimb designa invece il dominio di percezione: lo spazio in cui un'entità può ricevere e interpretare l'informazione proveniente da altre entità. Questa dualità, ispirata ai meccanismi della percezione umana, permetteva di modellare un ambiente virtuale non solo in termini geometrici, ma anche percettivi e comportamentali.

Dalla combinazione di attributi, aure e nimburi si costruisce la nozione di forma informazionale. Una forma può essere produttrice, se emette informazione, consumatrice, se riceve informazione, oppure traduttrice, se riceve informazione in una dimensione e la trasforma in un'altra. I legami tra queste forme sono legami informazionali, la cui intensità dipende sia dal segnale emesso sia dall'interesse del ricevente, espresso dalla posizione dell'emittente nel suo campo di percezione.

Questa costruzione era importante perché offriva un modo per descrivere la dinamica dell'ambiente virtuale. Le entità non erano più oggetti passivi, collocati in uno scenario, ma partecipanti a uno scambio continuo di informazioni. Un agente virtuale diventava così un'entità complessa, composta da forme informazionali, recettori, effettori, conoscenza interna e un meccanismo decisionale. Poteva percepire cambiamenti nell'ambiente, interpretare stimoli, decidere e agire.

Nei lavori successivi, questa direzione fu collegata alla metafora del teatro virtuale. In Virtual Perception Based Agents in Virtual Theater, l'ambiente virtuale è descritto come uno spazio popolato da agenti che interpretano ruoli, scambiano battute, percepiscono i cambiamenti dell'ambiente e reagiscono secondo i propri obiettivi, profili e capacità. L'attore, lo spettatore, l'autore, il regista o il direttore di scena possono essere considerati, in questa metafora, come ruoli assunti da agenti virtuali.

Questo approccio spiega anche perché la tesi di Mircea non possa essere ridotta alla realtà virtuale in senso grafico. Il tema reale era più ambizioso: come può essere modellato uno spazio virtuale popolato da entità capaci di percepire, agire ed entrare in relazioni significative le une con le altre. Da questo punto di vista, la tesi si colloca all'intersezione tra realtà virtuale, modellazione concettuale, sistemi multi-agente e intelligenza artificiale.

L'esperienza di Brest

CERV – l'ambiente di ricerca

Occorre ricordare qui anche il contesto istituzionale in cui Mircea lavorò presso l'École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB).

In quegli anni, presso l'ENIB era stato appena creato il CERV — Centre Européen de Réalité Virtuelle —, una piattaforma tecnologica istituita nel tecnopolo Brest-Iroise per concentrare la ricerca, la formazione e il trasferimento verso le applicazioni nel campo della realtà virtuale. Il CERV riuniva laboratori, imprese e studenti in un contesto multidisciplinare nel quale lavoravano insieme ricercatori di provenienze diverse: informatici, matematici, biologi e psicologi.

L'edificio del centro aveva un'architettura moderna, con uno stile industriale molto visibile, ed era pensato come uno spazio aperto tra laboratori, studenti, imprese e progetti applicativi (Fig. 11–12).

La ragion d'essere del CERV era proprio quella di far uscire la realtà virtuale dall'ambito delle dimostrazioni isolate e trasformarla in un campo di ricerca organizzato: con attrezzature immersive, dispositivi interattivi, équipe multidisciplinari e applicazioni nella formazione, nell'industria, nella cultura, nella salute o nella simulazione.

Per Mircea, il contatto con questo ambiente fu importante. Il suo tema sulla modellazione dello spazio negli universi virtuali non rimaneva più una costruzione puramente teorica o un'applicazione grafica locale, ma entrava in dialogo con un centro in cui la realtà virtuale era trattata come infrastruttura di ricerca.

Invitato dall'équipe nella quale Mircea lavorava, visitai anch'io il centro nel gennaio 2005, in occasione della sua inaugurazione e di una conferenza. L'accoglienza fu calorosa; ricevetti spiegazioni da parte dei responsabili del centro sugli obiettivi scientifici e sulle risorse materiali di cui disponevano. Ciò che mi impressionò fu la combinazione tra spazio fisico, tecnologia e idee. L'edificio, gli uffici, le scale interne, le zone vetrate e l'organizzazione dei laboratori suggerivano un luogo costruito per la circolazione delle idee, delle persone e dei progetti (Fig. 13–20).

L'esperienza di Brest ebbe un'importanza reale per la tesi di Mircea. Egli aveva già avuto un primo contatto con l'ENIB attraverso una borsa TEMPUS, e tra il 2003 e il 2005 lavorò lì come ricercatore. In quell'ambiente trovò non solo infrastrutture e collaboratori, ma anche un tipo di ricerca in cui la realtà virtuale era legata a progetti concreti e ad applicazioni effettive. Per la sua tesi, questo contatto con Brest portò non solo collaborazioni e articoli, ma anche un modo più concreto di vedere l'ambiente virtuale come luogo di interazione, come spazio popolato da entità, agenti, ruoli e comportamenti.

Sono convinto che, in generale, Brest sia stata una grande esperienza per Mircea, offrendogli la possibilità di farsi amici per tutta la vita.

Le tracce di questo periodo sono visibili nella tesi. Mircea ringrazia Jacques Tisseau e i colleghi di Brest, e una delle applicazioni importanti, EVE, è direttamente legata alle collaborazioni sviluppate lì. Del resto, diversi articoli scritti insieme ai colleghi francesi entrarono poi naturalmente nella bibliografia e nella sostanza del lavoro.

La collaborazione con Brest fu molto importante. Mircea era in contatto con ricercatori che lavoravano effettivamente nella realtà virtuale, e gli articoli scritti allora ci legarono a questa direzione. Alcuni furono accettati, altri no. The Virtual Environment – Another Approach fu accettato come poster, mentre altri lavori circolarono come proposte, varianti o manoscritti di lavoro. Ma anche i testi non accettati contarono, perché obbligarono a chiarire il modello.

Brest non fu dunque soltanto un episodio di formazione all'estero, ma un contesto che consolidò l'interesse di Mircea per la realtà virtuale e gli diede l'occasione di collegare la propria ricerca a progetti più ampi.

Il mio contributo come relatore

Nel caso di questa tesi, il mio ruolo non fu soltanto formale. Mircea veniva con il suo interesse per la realtà virtuale, per la grafica e per le applicazioni interattive, ma aveva bisogno di un quadro concettuale solido che gli permettesse di trattare lo spazio virtuale non solo come scena geometrica, ma come sistema informazionale.

Gli ultimi anni trascorsi a Ovidius furono segnati, in misura importante, dal lavoro con Mircea sulla tesi. La sera, dopo le lezioni, veniva al convitto-albergo dell'università e restavamo insieme per ore, esaminando capitolo dopo capitolo ciò che doveva essere scritto, ordinato, chiarito. Non era un dottorato guidato a distanza attraverso semplici raccomandazioni bibliografiche, ma un lavoro di strutturazione, di chiarificazione e di disciplina concettuale.

Mircea portava il materiale tecnologico, le applicazioni, l'esperienza di programmazione e il contatto sempre più intenso con il gruppo di realtà virtuale di Brest. Io cercavo di spingere il lavoro verso un'architettura teorica più coerente: che cos'è l'ambiente virtuale, che cos'è un'entità virtuale, che cosa significa percezione in uno spazio artificiale, come si definisce l'agente virtuale, come si collega l'azione alla reazione, come può essere descritto un ambiente non solo attraverso i suoi oggetti, ma attraverso le relazioni informazionali tra essi.

In quelle discussioni serali credo di aver visto nel modo più chiaro la differenza tra l'inclinazione di Mircea e la mia. Lui era attratto dalla costruzione effettiva degli ambienti virtuali, dalle applicazioni, dagli strumenti e dalle possibilità concrete della tecnologia. Io insistevo sulla modellazione: non era sufficiente che esistessero oggetti in una scena 3D; bisognava capire che cosa significa che essi siano percepiti, che emettano stimoli, che reagiscano, che diventino agenti e che partecipino alla dinamica di un universo artificiale.

Da qui nacque anche il nucleo concettuale della tesi: l'ambiente virtuale come spazio informazionale, le entità come portatrici di forme informazionali, l'aura come dominio di azione, il nimb come dominio di percezione, il legame informazionale come meccanismo dell'interazione e l'agente virtuale come entità capace di percepire, decidere e agire. Questa fu, in fondo, la mia principale contribuzione: aiutare Mircea a trasformare una preoccupazione tecnologica in una tesi dotata di una colonna vertebrale concettuale.

Uno sguardo retrospettivo

Vista a distanza di tanti anni, la tesi rimane interessante e ben equilibrata. Contiene buone idee, una bibliografia solida, un'apertura interdisciplinare e due applicazioni convincenti. Produsse risultati pubblicabili e aprì per l'autore una direzione di ricerca che egli avrebbe poi seguito con coerenza.

Allo stesso tempo, mi è rimasta l'impressione che avrebbe potuto essere portata più avanti sul piano teorico. La formazione matematica di Mircea avrebbe forse consentito uno sviluppo più astratto e più rigoroso di alcuni concetti. Mircea fu però attratto soprattutto dalla tecnologia informatica, dalla costruzione di ambienti virtuali e dalle loro applicazioni. Questa orientazione si sarebbe confermata in tutto ciò che fece in seguito. In effetti, i suoi campi d'interesse sono: realtà virtuale, realtà aumentata, realtà mista, ambienti virtuali educativi, ambienti virtuali per la formazione professionale, ambienti virtuali per la diffusione della cultura, sviluppo software. L'informatica teorica è assente.

Non lo dico come rimprovero, ma solo come delimitazione di profilo. La tesi fu il lavoro di un futuro costruttore di ambienti e sistemi interattivi, di un ingegnere, non di un teorico. Da questo punto di vista, è in accordo con tutta la sua evoluzione successiva.

Lavori associati al periodo della tesi

Attorno alla tesi Modelarea spațiului în universuri virtuale si costituì un gruppo di lavori che illustra bene la formazione di Mircea Dorin Popovici come ricercatore nel campo della realtà virtuale. Essi mostrano che il dottorato non fu un lavoro isolato, ma il centro di una direzione sviluppata gradualmente, prima a Ovidius e poi anche in collaborazione con l'équipe di Brest.

I lavori più vicini al nucleo teorico della tesi sono Virtual Theater, poi The Virtual Environment – Another Approach, firmato da D. M. Popovici, L. D. Șerbănați e Fabrice Harrouet, e Agent-based Modeling of Virtual Environments, firmato da D. M. Popovici, L. D. Șerbănați e J.-P. Gerval. In questi lavori compaiono già, in modo abbastanza chiaro, i concetti che struttureranno il capitolo centrale della tesi: spazio informazionale, forme informazionali, nimb, aura, legame informazionale e agente virtuale.

Una seconda serie di lavori è legata alle applicazioni educative. Qui si collocano Educative Distributed Virtual Environments for Children e EVE – An Educational Virtual Environment, che corrispondono direttamente all'applicazione EVE della tesi. In essi l'interesse per la realtà virtuale si sposta dal modello generale verso il suo uso in un ambiente distribuito destinato ai bambini, nel quale cooperazione, gioco e apprendimento sono essenziali.

Infine, vi sono lavori che prolungano immediatamente la direzione aperta dalla tesi: A Model-Driven Architecture for VR Agents, VirtualDive – A VR-based Educational Virtual Environment e Using Mixed VR/AR Technologies in Education. Essi vanno già oltre il nucleo della tesi, ma confermano la continuità degli interessi di Mircea.

Riferimenti bibliografici

• 2002 — Virtual Theater, D. M. Popovici, L. D. Șerbănați, J.-P. Gerval. VRIC 2002 Laval Virtual.
• 2003 — The Virtual Environment – Another Approach, D. M. Popovici, L. D. Șerbănați, F. Harrouet. Poster Proceedings of The 11-th International Conference in Central Europe on Computer Graphics, Visualization and Computer Vision 2003.
• 2003 — Agent-based Modeling of Virtual Environments, D. M. Popovici, L. D. Șerbănați, J.-P. Gerval. 5th Virtual Reality International Conference, 2003.
• 2004 — Educative Distributed Virtual Environments for Children, D. M. Popovici, J.-P. Gerval, P. Chevaillier, J. Tisseau, L. D. Șerbănați, P. Gueguen. International Journal of Distance Education Technologies (IJDET) 2 (4), 18–40.
• 2005 — EVE – An Educational Virtual Environment, D. M. Popovici, J.-P. Gerval, P. Gueguen.
• 2005 — A Model-Driven Architecture for VR Agents, D. M. Popovici, L. D. Șerbănați, P. Chevaillier, S. Morvan, J. Tisseau. Proceedings of Virtual Reality International Conference (VRIC2005), Laval, France, pp. 65–75.
• 2005 — VirtualDive – A VR-based Educational Virtual Environment, D. M. Popovici, R. Querrec, F. Harrouet, C. Le Gal, L. D. Șerbănați, S. Morvan. Seventh International Symposium on Symbolic and Numeric Algorithms for Scientific Computing (SYNASC'05), 2005.
• 2006 — Using Mixed VR/AR Technologies in Education, D. M. Popovici, L. D. Șerbănați. International Multi-Conference on Computing in the Global Information Technology (ICCGI'06), 2006.

L'evoluzione successiva

La carriera successiva al dottorato confermò la direzione annunciata dalla tesi. Mircea Dorin Popovici divenne ricercatore presso l'École Nationale d'Ingénieurs de Brest, poi conferenziere e professore all'Università Ovidius di Costanza. Iniziò e coordinò il programma di master Medii Virtuale Multimodale Distribuite, introdusse corsi di realtà virtuale, sistemi multi-agente, interazione uomo-macchina multimodale e realtà aumentata, e pubblicò volumi in questi ambiti.

Più tardi ottenne anche l'abilitazione, e dal 2016 è egli stesso relatore di dottorato. Il suo percorso professionale mostra chiaramente che il dottorato svolto con me non fu un episodio isolato, ma l'inizio di una linea di lavoro perseguita con coerenza.

Riferimenti bibliografici e accademici

• Laurea: Matematica, Università di Bucarest, 1987–1991.
• Dottorato: Calcolatori, Università Politehnica di Bucarest, 1997–2004.
• Titolo della tesi: Modelarea spațiului în universuri virtuale.
• Relatore scientifico: Prof. univ. dr. ing. Luca-Dan Șerbănați.
• Discussione pubblica: 13 dicembre 2004.
• Menzione: cum laude.
• Direzioni sviluppate successivamente: realtà virtuale e aumentata, sistemi multi-agente, ambienti virtuali educativi, interazione uomo-macchina multimodale.