中國出版網(wǎng)訊 2月20日上午，中央和國家機(jī)關(guān)“強(qiáng)素質(zhì) 作表率”讀書活動(dòng)主題講壇2016年第2講（總第82講）在國家新聞出版廣電總局（原新聞出版總署機(jī)關(guān)多功能廳）舉行。本次講座特邀中國工程院院士，中國科協(xié)副主席，北京航空航天大學(xué)教授趙沁平，作了題為《虛擬現(xiàn)實(shí)+》的精彩演講。國家新聞出版廣電總局黨組成員、副局長(zhǎng)孫壽山、吳尚之，中央直屬機(jī)關(guān)工委、中央國家機(jī)關(guān)工委、國家新聞出版廣電總局相關(guān)部門和單位的負(fù)責(zé)同志出席活動(dòng)。
中央和國家機(jī)關(guān)讀書活動(dòng)舉行第八十二講（鄧楊/攝）
開講前，講壇主持人、全國政協(xié)委員、中國編輯學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)郝振省介紹了本期講壇的有關(guān)情況。他講到，設(shè)計(jì)和安排本期主題演講主要有兩方面考慮：一方面，我們對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)和作用有所感知，但是更多的是屬于未知領(lǐng)域，比如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的內(nèi)涵和外延，產(chǎn)生發(fā)展的來龍去脈，當(dāng)前對(duì)我們生產(chǎn)生活的影響，未來的發(fā)展趨勢(shì)以及我們?nèi)绾雾槃?shì)而為，都需要我們給予了解、掌握知識(shí)。另一方面，從國家層面來講，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)正在全面進(jìn)入國家發(fā)展戰(zhàn)略，成為各行各業(yè)科學(xué)發(fā)展新的信息技術(shù)支撐平臺(tái)，虛擬現(xiàn)實(shí)+成為發(fā)展趨勢(shì)；從世界范圍來看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)成為國際間激烈競(jìng)爭(zhēng)的高科技領(lǐng)域，成為硬實(shí)力的重要內(nèi)容，成為軟實(shí)力較量的重要依托。正如趙沁平教授所說，虛擬現(xiàn)實(shí)與各行業(yè)的關(guān)系類似于數(shù)學(xué)和物理，人所感知的世界將成為人所難以區(qū)分的真實(shí)和虛擬兩個(gè)世界或者是虛實(shí)混合的新世界，有請(qǐng)趙教授為我們講解虛擬現(xiàn)實(shí)的神奇和奧妙。
中國工程院院士，中國科協(xié)副主席，北京航空航天大學(xué)教授趙沁平（鄧楊/攝）
在近兩個(gè)小時(shí)的演講中，趙沁平院士從虛擬現(xiàn)實(shí)概述、“虛擬現(xiàn)實(shí)+”的應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)等方面，通過幽默風(fēng)趣的語言和視頻動(dòng)畫的立體展現(xiàn)，闡述了一個(gè)學(xué)者眼中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的歷史發(fā)展與廣闊前景。
一、虛擬現(xiàn)實(shí)概述
虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）的目標(biāo)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成與一定范圍真實(shí)環(huán)境在視、聽、觸感等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境，用戶借助必要的裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用，相互影響，可以產(chǎn)生親臨相應(yīng)真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。實(shí)際上，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)是人類在模擬真實(shí)世界方向上達(dá)到的最新境界。
虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)有三個(gè)典型的特征：第一，沉浸感，即參與者全身心地沉浸于計(jì)算機(jī)所生成的三維虛擬環(huán)境，并產(chǎn)生身臨其境的感覺。第二，交互性，即參與者可以利用各種感官功能及人類自然技能和虛擬環(huán)境進(jìn)行交互考察與操作。第三，構(gòu)想性，即參與者借助虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)給出的逼真視聽觸覺信號(hào)而產(chǎn)生的對(duì)虛擬空間的想象。
每一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)都有適合它的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于上述特點(diǎn)，適合在以下幾個(gè)方面展開應(yīng)用：各行業(yè)領(lǐng)域的規(guī)劃決策，例如，把想要做的裝備或者城市規(guī)劃，先用數(shù)字化虛擬的東西規(guī)劃，再在這上面進(jìn)行論證；設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)，人可以在虛擬樣機(jī)里對(duì)各種性能進(jìn)行評(píng)價(jià)；訓(xùn)練體驗(yàn)，比如軍事訓(xùn)練，還有對(duì)一些航天設(shè)備或危險(xiǎn)的核設(shè)備的維護(hù)，可以在虛擬的裝備上進(jìn)行維護(hù)和操作；還有文化娛樂等領(lǐng)域?？梢姡摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以從兩個(gè)方面來改變我們的世界，一是可以使我們國家的發(fā)展更加科學(xué)，二是可以使大眾的生活更加精彩。
從科學(xué)研究的角度來講，上世紀(jì)60年代國外就已經(jīng)提出虛擬現(xiàn)實(shí)的概念和技術(shù)，我國最早的是在90年代初期開始進(jìn)行這方面的研究。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，可以說虛擬現(xiàn)實(shí)在許多行業(yè)領(lǐng)域取得了可喜的應(yīng)用成果，使虛擬現(xiàn)實(shí)成為各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域發(fā)展的新信息技術(shù)支撐平臺(tái)。虛擬現(xiàn)實(shí)跟各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)系，類似于數(shù)學(xué)和物理，現(xiàn)在先用數(shù)學(xué)給一個(gè)假設(shè)，給一個(gè)論證，再去進(jìn)行觀測(cè)。虛擬現(xiàn)實(shí)+就成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)業(yè)處于爆發(fā)性發(fā)展的前夜。許多IT公司，包括臉譜、谷歌、微軟等將VR視為下一代計(jì)算平臺(tái)，紛紛推出自己的VR創(chuàng)新產(chǎn)品，或通過收購VR公司，布局VR業(yè)務(wù)，搶占VR產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。
近日，美國著名投行高盛的一份報(bào)告，詳細(xì)討論了VR和AR（增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)）產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展?fàn)顩r。高盛認(rèn)為VR/AR擁有巨大潛能，到2025年VR/AR硬軟件營收將達(dá)到800億美元，樂觀估計(jì)，年?duì)I收可達(dá)1820億美元，保守預(yù)測(cè)，到2025年VR/AR年?duì)I收也有230億美元。如果高盛預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，2025年時(shí)VR/AR市場(chǎng)很可能變得比TV市場(chǎng)還大，達(dá)到1100億美元，TV市場(chǎng)是990億美元。知名信息技術(shù)咨詢公司IDC預(yù)測(cè)，2016年我國VR設(shè)備出貨量將達(dá)到48萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)476%，行業(yè)將迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。許多媒體將2016年稱為VR產(chǎn)業(yè)元年。
二、“虛擬現(xiàn)實(shí)+”在各行業(yè)各領(lǐng)域的應(yīng)用
通過生動(dòng)的視頻動(dòng)畫實(shí)例，趙沁平院士向大家介紹了虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事、制造、航空航天、醫(yī)療、安防、商務(wù)、體育、文化保護(hù)利用等方面的應(yīng)用，展示了虛擬現(xiàn)實(shí)+的支撐作用，指出了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和可能形成的新的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)生長(zhǎng)點(diǎn)。
在軍事領(lǐng)域，美國是最早將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于該領(lǐng)域的國家。上世紀(jì)80年代，美國就開發(fā)了Simnet網(wǎng)絡(luò)，把美國和歐洲一些國家的軍事設(shè)施和仿真設(shè)施用網(wǎng)絡(luò)連接起來，進(jìn)行異地的軍事訓(xùn)練。最近，美國又開發(fā)了軍用的虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔。通過偵查手段把整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)在后臺(tái)進(jìn)行處理，然后全部推送到單兵佩戴的頭盔上，這樣每個(gè)士兵都可以看到和了解整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的態(tài)勢(shì)。
在裝備制造領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也有著廣泛的應(yīng)用。早在上世紀(jì)90年代，波音777飛機(jī)的設(shè)計(jì)師們就已嘗鮮。在虛擬現(xiàn)實(shí)的三維模型仿真技術(shù)的幫助下，波音777的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤修改量較過去減少了90%，研發(fā)周期縮短了50%，成本降低了60%。目前應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更多的是汽車制造業(yè)。
醫(yī)療健康領(lǐng)域也是虛擬現(xiàn)實(shí)以后的一個(gè)應(yīng)用方向。首先是對(duì)身體進(jìn)行建模用于教學(xué)，生理模型還可以用于手術(shù)訓(xùn)練；另外還可以運(yùn)用于康復(fù)訓(xùn)練。
三、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)要實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)比互聯(lián)網(wǎng)投入要大，而且需要人才能力比較高，所以現(xiàn)在我們?nèi)瞬藕芫o缺。實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，大體需要三個(gè)方面的技術(shù)：建模、表現(xiàn)與交互。
首先是現(xiàn)實(shí)世界的對(duì)象在計(jì)算機(jī)數(shù)字空間的表示問題，也就是建模。建模需要通過數(shù)學(xué)、物理，以及各種數(shù)字化方法將現(xiàn)實(shí)世界中的對(duì)象、對(duì)象之間的關(guān)系、相互作用及動(dòng)態(tài)變化所遵循的規(guī)律映射為數(shù)字空間中的各種動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)表示。建模方法與所要模擬的對(duì)象類有關(guān)，也與應(yīng)用領(lǐng)域密切相關(guān)。針對(duì)所要模擬對(duì)象的不同方面，建模方法分為幾何外觀建模、基于物理的建模、行為建模和虛實(shí)融合建模等。由于現(xiàn)實(shí)世界形態(tài)的復(fù)雜性、發(fā)展的無限性，以及人類認(rèn)識(shí)世界的局限性，使得建模成為虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域永恒的研究方向。
第二類問題是虛擬環(huán)境對(duì)象的表現(xiàn)，包括視、聽、觸/力、嗅/味等的表現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)技術(shù)將虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象模型通過不同的表現(xiàn)方法、算法渲染在表現(xiàn)設(shè)備上，以沉浸方式呈現(xiàn)給用戶。表現(xiàn)方法和對(duì)象模型及表現(xiàn)設(shè)備直接相關(guān)。表現(xiàn)設(shè)備，如頭盔、真三維顯示、力反饋操縱和觸覺數(shù)據(jù)手套等都在不斷發(fā)展，因此，這也一個(gè)無窮盡的問題領(lǐng)域。
第三類問題是人對(duì)虛擬環(huán)境中對(duì)象的操作，以及虛擬環(huán)境對(duì)象對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的作用，也就是虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互問題，主要涉及人或外部世界與虛擬環(huán)境之間互相作用的信息交換方式與人機(jī)交互設(shè)備。自然人機(jī)交互是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。
四、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
趙沁平院士強(qiáng)調(diào)，現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)距離虛擬現(xiàn)實(shí)+的期望目標(biāo)，尚存在若干重大技術(shù)瓶頸，虛擬現(xiàn)實(shí)中的關(guān)鍵技術(shù)問題還有待突破，比如多源數(shù)據(jù)或模型無縫融合的困難，還有對(duì)象模型不能自由交互或逼真響應(yīng)。新的相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，會(huì)為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供新的元素、機(jī)會(huì)和平臺(tái)。隨著技術(shù)的進(jìn)步與突破，將導(dǎo)致新一代虛擬現(xiàn)實(shí)+系統(tǒng)的出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互設(shè)備產(chǎn)業(yè)，行業(yè)應(yīng)用模擬器、虛擬環(huán)境產(chǎn)業(yè)，虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)軟件與嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，領(lǐng)域和行業(yè)模型數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)終端虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)，虛擬現(xiàn)實(shí)服務(wù)產(chǎn)業(yè)等，都將逐步成為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)產(chǎn)業(yè)中新的增長(zhǎng)點(diǎn)。
現(xiàn)場(chǎng)簽名（鄧楊/攝）
在互動(dòng)環(huán)節(jié)中，對(duì)于聽眾提出的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的局限性、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)防范等問題，趙沁平院士給出了精彩回答。
最后，主持人郝振省對(duì)本期講壇做了小結(jié)。他談到，趙沁平教授今天的演講主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容。第一，趙教授回答了什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，講到了虛擬現(xiàn)實(shí)沉浸感、交互性、構(gòu)想性的特征，再進(jìn)一步發(fā)展是加強(qiáng)現(xiàn)實(shí)。這部分內(nèi)容體現(xiàn)了人類和計(jì)算機(jī)的一種相互推動(dòng)的關(guān)系。人類發(fā)明了計(jì)算機(jī)，人腦發(fā)明了電腦，電腦是人腦的延伸和拓展，但是人類并不滿足于對(duì)人腦的延伸，也不滿足于對(duì)視覺、聽覺、觸覺的延伸，而是要借助計(jì)算機(jī)構(gòu)建觸覺、視覺、感覺甚至味覺，因此虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就形成了。這反映了人類總得有所發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、創(chuàng)造、前進(jìn)的歷史必然性，而且這種必然性不限于一種產(chǎn)業(yè)，所以有了“虛擬現(xiàn)實(shí)+”方法論的價(jià)值和意義。這其中包含著哲學(xué)意義，人類認(rèn)知世界的感官呈現(xiàn)出明顯的局限性；同時(shí)，人類的感官又有不可遏止的無限性。從這個(gè)意義上可以說，關(guān)于真理的相對(duì)性是絕對(duì)的，關(guān)于真理的絕對(duì)性是相對(duì)的。
第二，趙教授講到了虛擬現(xiàn)實(shí)有極大的生產(chǎn)力效用，因?yàn)樗刮覀儗?duì)事物的認(rèn)識(shí)和掌控更加精準(zhǔn)化、純粹化、典型化，最大限度地排除了或然性的風(fēng)險(xiǎn)，最大限度地實(shí)現(xiàn)了“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”的論斷。趙教授講到了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的建模、表現(xiàn)和交互，我們經(jīng)常說“真的假不了，假的真不了”，但是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)讓我們體會(huì)到“假作真時(shí)真亦假”。特別是張教授講到了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在軍事、航天、醫(yī)療、文化遺產(chǎn)保護(hù)等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，展現(xiàn)出虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠在時(shí)光隧道里穿越往返、運(yùn)籌帷幄于歷史而決勝于千里萬里之外的本領(lǐng)。
第三，關(guān)于未來的發(fā)展趨勢(shì)，趙教授講到了技術(shù)趨勢(shì)，即建模、表現(xiàn)、交互的問題；講到了產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，這才有了我們國家下一步或者是未來發(fā)展的趨勢(shì)；講到了重點(diǎn)領(lǐng)域，一個(gè)是國家科技發(fā)展、戰(zhàn)略發(fā)展，一個(gè)是大眾的生活需求，使我們?cè)谧母魑簧钋懈惺艿綁毫?、自信和?dòng)力。壓力，在于我們?cè)谀承┓矫娌⒉宦浜?，但是從產(chǎn)業(yè)和企業(yè)的角度來看還有很大的差距，虛擬技術(shù)公司更早更多地存在于發(fā)達(dá)國家。自信，在于我們的《國家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中也把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)放在足夠重要的位置，我們的研制也有了一定的基礎(chǔ)和規(guī)模。動(dòng)力，在于我們更加清醒認(rèn)識(shí)到，實(shí)現(xiàn)中華民族的科技復(fù)興，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一個(gè)十分重大而緊迫的領(lǐng)域，中央國家機(jī)關(guān)的司局級(jí)領(lǐng)導(dǎo)干部肩負(fù)著歷史的責(zé)任。趙沁平教授作為虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的科研領(lǐng)軍人物和帶頭人，他的演講技術(shù)厚重、內(nèi)容豐富、文武兼?zhèn)?、富有魅力，使我們享受到一次技術(shù)、思想、科技和愛國主義的盛宴。
據(jù)主持人介紹，2016年第3講（總第83講）讀書講壇定于3月26日舉行，屆時(shí)將邀請(qǐng)北京大學(xué)科學(xué)史與科學(xué)哲學(xué)研究中心主任吳國盛主講《科學(xué)與人文》。
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