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青岛日报:改变我们对世界的感知——中国工程院院士赵沁平谈虚拟现实技术


来源:崂山政务网    作者:    发布时间:2016-06-06 09:25:37    阅读次数:1713


    虚拟现实,英文名Virtual Reality,简称VR。2015年以来,虚拟现实成为科技行业最为火爆、发展最快的技术之一,2016年更被许多业界人士称为“VR产业发展元年”。中国工程院院士、虚拟现实技术与系统国家重点实验室主任赵沁平,是我国最早从事和推动虚拟现实技术的专家之一,由他领衔成立的虚拟现实技术与系统国家重点实验室是目前国内唯一专门从事虚拟现实技术研究的国家重点实验室。在北航青岛研究院挂牌仪式结束后,赵沁平接受本报记者采访时分享了对VR的见解。他认为,虚拟现实可能成为各行业发展新的信息技术支撑平台,互联网未来的入口与交互环境,我们所感知的世界也将变得虚实混合。
能够打破时空界限可能是一项颠覆性技术
    虚拟现实是什么呢?赵沁平说,它是以计算机技术为核心,再结合其他科学技术生成一定范围的和真实环境高度相近似的数字化环境。用户借助虚拟现实装备和数字化环境进行交互、互相影响,从而使用户可以产生等同于真实环境的体验和感受。虚拟现实有三个非常重要的特点:一个是沉浸感,再一个是交互性,还有构想性。
    虚拟现实是模拟真实世界环境或者真实世界的对象,而模拟现实世界是人类自古以来就有的梦想。随着仿真技术和仿真材料的进步,人类模拟仿真现实世界的手段和模拟的效果、模拟的功能性能也逐步提高。
    虚拟现实就是随着计算机技术的产生,采用计算机的仿真。随着计算机高性能计算的提高,特别是图形图像技术、人机交互技术以及其他技术的进步,出现了图形图像仿真,出现了虚拟现实技术。虚拟现实技术使模拟仿真达到一个新的境界,过去计算机仿真没有视觉仿真,都是过程仿真,有了图形、图像之后,使得我们可以仿真任何事,从几何上、物理上可以仿真任何事物。
    虚拟现实技术可能会成为一项颠覆性技术。首先是它把目前二维的显示扩展为三维,三维显示是虚拟现实技术必需的。其次,它可以使我们这个显示突破屏幕显示的物理尺寸,在一个小小的平面完成360度的全景显示,而且人可以自由行走,观赏这个景物。第三方面,它是自然交互,比如说手眼协调等人机交互的方式,突破了键盘和鼠标的局限。最后,虚拟现实可以打破时空界限。以后我们就不用通过邮件来和朋友联系了,直接交互一下,然后产生出虚拟环境来,和朋友就可以面对面进行交谈。
上世纪六十年代提出已经有了一些初步应用
    赵沁平介绍,虚拟现实技术的概念是上世纪六十年代提出来的,经过几十年的发展,在许多行业领域已经有了初步的应用。
    军事领域是虚拟现实应用最早的领域,也是目前应用比较多的一个领域。美国从上世纪八十年代初期就构建了一个SIMNET分布式虚拟现实系统。美国把本土和欧盟的,像英国、德国这样一些国家的军事仿真器,用计算机生成一些军事武器平台,通过远程网络连接在一起,进行异地的军事训练。后来美国的海军、陆军、空军都开发了自己的军事训练系统。2006年以后,美国开发综合虚拟战场环境,发展比较早也比较领先,现在40%的军事训练是在虚拟环境先训练,然后再实战。航空航天也是应用虚拟现实比较早的领域,因为实际的环境很难达到,所以首先在地面的虚拟环境下进行训练。在装备制造领域,虚拟现实技术也有着广泛的应用,美国在上世纪九十年代初期波音777飞机的设计就采用了虚拟现实技术,大幅度降低了成本,缩短了研发周期。
    虚拟现实最近几年“火”起来是从2014年开始的。当年,脸谱公司收购了一个虚拟现实头盔的创新创业公司,从那时开始,一些IT巨头企业或者收购相应企业,或者自己部署虚拟现实开发研究。
可能成为互联网新入口各行各业都可应用
    赵沁平说,巨头都看好虚拟现实主要有两个原因,这也是虚拟现实会给未来带来的影响。首先,虚拟现实可能成为一个各行业发展新的信息技术支撑平台。有专家讲,第一代是个人计算机普及的计算,第二代是智能手机,第三代是虚拟现实,虚拟现实会成为下一代的计算平台。其次,虚拟现实可能成为互联网新的入口或者交互环境。这是非常大的商机和消费领域。此外,虚拟现实技术日益成熟之后,我们所感知的世界将是虚实混合的一个新世界。
    每一项科学技术都有它适用的领域范围,虚拟现实由于其特征,可以应用到各行业的规划设计、规划决策、设计评价、训练体验等,对各行业发展给予支撑。“虚拟现实技术和互联网技术一样,也是各行各业都可以应用的一项技术。”在赵沁平看来,“虚拟现实+”是未来的发展方向。
    有专家预测,在医疗卫生这个领域,将是以后虚拟现实应用比较大的一个领域。在虚拟人体器官上进行手术模拟,通过虚拟手术来训练大夫,进行个性化的手术规划和预演,这个领域的实用化将缓解医患矛盾、解决医生培训,对行业产生颠覆性影响。建筑行业以后招投标时就不只是图纸了,可以整个把建筑物的构建过程给甲方展示。另外一个方面,就是虚拟现实进入大众生活。三维游戏、3D游戏、3D电影、电子商务以及网络社交等,虚拟现实会形成一个巨大的大众消费新领域。
虚拟现实会更加智能真三维是发展趋势
    虚拟现实离不开交互设备。赵沁平认为,以后交互设备会走向符合人的自然交互,信息反馈会更加合理,同时舒适度会增加。比如我们现在戴的头盔,会尽可能重量变轻,体积变小。另外,它的价格会更加便宜,否则不能很快进入大众生活。
    就整个虚拟现实系统讲,除了沉浸感、交互性、构想性三大特征,未来会更加智能化。目前的虚拟现实系统,虚拟环境构造了以后是固定不变的,未来随着生物建模的提升,虚拟现实系统可能会成为一个进化系统。在建模方面,目前主要是几何建模和物理建模,未来发展最多的是生理建模、生物建模、智能建模。
    对于自然交互,虚拟现实目前在视觉上会向真三维发展,但是真三维难度比较大。大家可能都看到过,美国有一个公司展示了一条鲸鱼从体育馆蹦出来,那个是真三维的,叫做广场全息显示,但是一定还要戴着东西看。
    在力触觉方面,虚拟现实会向柔韧感和温湿感来发展。比如说握手器,插上以后可以和远程的朋友握手,有对方的温度和湿度的感觉。这些都在发展,而且这些发展会很快,会超出我们想象和预测的速度。
硬件我国还有很大差距人才是非常大的问题
    “我国在发展虚拟现实过程当中,在硬件设备上——包括头戴式显示,还有就是核心芯片和器件——和美国相比还是有相当大的差距。”赵沁平认为,美国的研究历史比较长,人才比较多,经费也充裕,所以可以集聚人才,从源头开始做起。我们国家还没到那个程度,现在还是选择性地跟踪较多。
    虚拟现实不只是硬件,同样需要大量内容,而在内容制作和内容创新方面,我们国家和其他国家差不多,在同一个起跑线上。赵沁平说,希望能够形成我们国家有自主知识产权,或者我们主导的一些硬件设备,包括核心芯片等。
    业界都说2016年是虚拟现实产业发展的元年,产业有可能会爆发式发展,属于爆发式发展的前沿或者是临界点。“但是有一个瓶颈,就是人才。人才现在是一个非常大的问题。”赵沁平说:“我们大体上预测了一下,从事基础研究的要到1000人,到应用研究的要10000人,而在各个企业进行开发生产方面的人才要达到十万人,这样才行。”赵沁平的实验室有二十多个老师,我国真正研究虚拟现实的也就不到二百人,产业发展亟需相关人才。赵沁平建议,政府、高校及科研院所、企业共同努力,把这个人才问题解决,通过多种方式,像当年采取培养软件人才那样加快这方面的人才培养。人才跟不上产业的需求,会制约产业的发展。


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