小谷围科学讲坛聚焦虚拟现实 人类或可穿越指挥阿凡达干活

   翟振明

   何汉武

   参加者现场戴上简易立体眼镜进行体验。

电影《阿凡达》中，人类利用VR技术控制替身，谈恋爱、工作、生活、战斗。在不远的未来，人类或许戴上一副小小的眼镜，对着里面虚拟的东西传感进行互动，进行动作捕捉，然后就可以指挥远处的阿凡达为我们做一切的动作，一切的劳作就完成了。5月15日下午，由广东科学中心、南方都市报联合主办的第154期小谷围科学讲坛上，中山大学人机互联实验室主任翟振明教授和广东工业大学何汉武教授为数百名观众讲解了V R技术的进展和未来，“也许在未来的虚拟世界里，将不再有区域、国界、人机的边界。”

现阶段虚拟现实

多停留在视听阶段

单单一个酷炫的头盔或者满墙的液晶屏幕，并不能代表虚拟现实。翟振明表示，现代科技所能展现的虚拟现实，首先必须是一个3D或者三维的世界。在这个由电脑、环境渲染所打造的世界里，空间感和立体感不可缺少。无论一个扁平的二维世界里发生的情境发生的故事多么跌宕起伏，动人心魄，这样一个世界本身也不足以让人产生这是虚拟现实的感受。

虚拟现实的另一大特点，就是进入虚拟世界人类的动作必须能够被捕捉。虚拟世界之所以能够以假乱真地让人产生这是现实世界的感受，正是在于这个世界能够和人类进行互动。“就好像我们在虚拟世界里看到一个瓶子，当我们走近这个瓶子时，这个瓶子和我之间的距离应该是越来越近。我能走近它，前后左右上下地观察它。但如果我向瓶子走去，我们之间的距离却一直保持在一个恒定的距离，那不是虚拟现实，是普通的3D电影而已。”

最后，虚拟现实应该带给人类极强的沉浸感。在虚拟现实世界，就会有置身其中的切身体会。“现阶段很多机器营造出来的虚拟现实，还停留在能够提供沉浸感很强的视觉和听觉阶段，但是没有触觉。在我的实验室里面有触觉，这是虚拟现实之间的无缝穿越体验，里面的东西可以摸，凳子可以坐。”在翟振明位于中山大学哲学楼的人机互联实验室内，已然能够在虚拟世界里提供非常真实的触觉感受。而且，中大的实验室里已经有了多人、组网进入共通虚拟世界的雏形。

利用手机、纸盒等

能构建简单的V R头盔

在何汉武看来，未来V R技术的发展、演变，会给人类生活带来诸多颠覆性的影响，并对VR的未来，有着更强烈的期许。“人有五官感知，最重要的是视觉，立体显示。虚拟现实要解决的诸多关键问题之一，就是要能够感知立体。”何汉武教授表示，无论是3D电影还是3D图片，其利用的一个关键原理就是双眼视差。“人的两眼看世界时，两眼其实看到的是不同的景象，因为有不同的景象，才产生了深度和立体。基于这个原理，VR用一种特殊的设备来欺骗我们的眼睛，它同时模拟出了两幅不同的图像，构建了人们在现实中所看到的图像、深度，让虚拟现实的情境立体起来”。

在当天的小谷围讲座现场，何汉武们设计了三个现场体验环节。第一个是用蓝色、绿色镜片带来的左右眼色差，来制造简单的3D眼镜。第二个就是利用镜片、盒子制造出一个立体全息投影装置。

此外，利用手机、纸盒等简易的装置，就能构建出一个简单的V R头盔。“在拥有了这些设备后，再加上计算机配合的环境渲染、对参与者的追踪、显示及交互，于是就有了身临其境的虚拟现实感。人们所进入的虚拟现实，实际上是前期计算机构建出来的一个模型。”何汉武表示，模型构建得越精细，虚拟现实就越靠近真实的现实存在，当然，所花费的建模成本也就越大。

揭秘

中大人机互联实验室

可以实现无缝穿越

在小谷围讲座现场，翟振明教授向与会听众讲解了当下实验室内能够穿越于模拟和现实世界的情境。3个人，进到中大的人机互联实验室。看到一辆车，两个人上车，另外一个人不上车，在另外一个地方骑自行车，但是要戴头盔。头盔里显现的不仅仅是虚拟世界，而是直接看到实验室所在的真实世界。

“无缝穿越的技术关键就在这里，一开始看到的不是虚拟世界，而是现实的世界。但是让电脑有机会来慢慢替换，你开始进入一个绿色的房子，慢慢地，这个场景就被电脑的虚拟世界代替，你不知道是什么时候被代替的，直到你发现你在北京街头转悠，你才知道这是假的。”

即便是到了北京，驾车的人能在街头看见没有上车的那位同伴。这位同伴，是在电脑构建出来的虚拟情境中最为真实的存在。因为那本就是这场虚拟梦境中早已构建好的脚本，他没有上车，但骑着电瓶车和驾车人员一样进入到了实验室营造的虚拟现实当中。紧接着，三人两车一会飞上云端，一会回归陆地。倏忽间就到了广州、中大校门，沿着最为逼真写实的路径七拐八拐地进入了哲学系大楼。开门下车，有一棵大树和一张凳子，凳子可以触碰、可以坐，一切的一切就像是真实的大树和凳子……

广工V R实验室

已构建出全数字化工厂

现阶段的虚拟现实技术应用，更多还集中在娱乐、电影、游戏领域。这是因为这些领域的模型构建相对的简单，交互性比较单一，而且还能快速地实现收益最大化。但在广东工业大学的VR实验室里，将VR和机械科学、传感器、计算机联系在一起后，能构建出一个全数字化工厂，能够进行虚拟手术、康复医疗等。

“我们开发了一个医疗训练平台，能够为助产士提供分娩和助产的训练。此外，我们也开发了一套模拟驾驶系统。”在广东工业大学，VR技术已经能够应用在教育与训练方面。VR技术可以提供“情景仿真”，其在手术领域的应用同样令人振奋。利用V R穿戴设备的医生，是可以远隔重洋操控手术机器人进行外科手术的。

何汉武表示，就目前的VR技术而言，还远远没有达到难以区分虚拟和现实边界的地步，但在未来，技术发展或者真的能将人类从繁重的劳动中解脱出来。一切的一切，都将有一个现实世界的真实存在，还有一个虚拟世界的“代言人”在运动、劳作。人类光靠V R设备操控和改造世界的未来，人类会不会因为大大减少的体力劳动而出现一些功能、肢体上的退化呢？“那还是很遥远的事情，何况VR提供的只是一种方式。到时候，真实的运动，需要人们在线下完成”，一旁的翟振明教授表示。

科普

虚拟现实要有多现实？

现代科技所能展现的虚拟现实，首先必须是一个3D或者三维的世界。在这个由电脑、环境渲染所打造的世界里，空间感和立体感不可缺少。虚拟现实的另一大特点，就是进入虚拟世界人类的动作必须能够被捕捉。虚拟世界之所以能够以假乱真地让人产生这是现实世界的感受，正是在于这个世界能够和人类进行互动。最后，虚拟现实应该带给人类极强的沉浸感。在虚拟现实世界，要有置身其中的切身体会。