进阶的VR：与AI“你中有我，我中有你”

 

许多人都体验过虚拟现实（VR）。在商场的某个角落里，体验者戴着头盔、坐着专属座椅畅游在一个传统感知逻辑下头盔和座椅根本无法支撑的奇妙世界里。

然而，娱乐只是虚拟现实侵入人们生活的冰山一角。在11月22日举办的“产业前沿技术大讲堂”第十期活动中，中国工程院院士赵沁平展示了“VR+”技术与产业的全景图。他表示，虚拟现实会带来新的发展思维和技术途径，人们所感知的世界将分为真实、虚拟两种模式，或者虚实混合的新世界。

“虚拟现实是一项可能的颠覆性技术，到底能不能颠覆？”赵沁平说，“看科技创新。”

颠覆传统感知方式

所谓虚拟现实，是指用计算机及其他相关技术构造一个等同于现实世界某一对象或某一范围物理空间的虚拟环境，借助虚拟现实装备产生类似真实环境下的视觉、触觉等。

虚拟现实将在哪些方面产生颠覆性影响？赵沁平概括了六个方面：传统二维显示向3D显示升级；突破屏幕显示的物理尺寸，实现360度或720度显示；实现人机交互，由键盘鼠标的交互发展成为人和虚拟环境的自然交互；构造任意时空物理世界实物的虚拟孪生；促使各行业出现全新的实验和验证平台；互联网的新入口与新社交环境。

赵沁平描述了一个“VR+社交”的应用场景，“互联网通过邮件交互交往，如果虚拟现实在互联网中的应用做到一定程度，你和朋友的交互就可以约定在某个想要的虚拟环境中，比如在颐和园，也就是说可以实现‘约会’”。

虚拟现实会对未来新的计算平台、信息技术支撑平台、互联网入口与交互环境及媒体产生深远影响。赵沁平说：“目前我们看电视节目的时候是被动式，放什么看什么，全屏直播，如果虚拟现实在这方面的应用成熟，观众可以主动选择观看角度，定格回放，还可以盯着自己喜欢的球员看，这是以后的发展趋势。”

经过几十年的发展，虚拟现实在军事、航空航天、装备制造、智慧城市、医疗、教育等领域已经获得多项创新成果，成为行业发展新的技术支撑平台。赵沁平表示，“‘VR+’已经成为一个行业趋势，各方面都可以应用，跟‘互联网+’是一样的。”

赋能多领域产业

每一项科学技术都有特定的应用领域，赵沁平表示，“虚拟现实主要在各行业的规划、设计评价、训练体验等方面发挥作用。”虚拟现实在航空航天领域的应用属于比较早的，飞机座舱的功效、起飞时阳光对座舱驾驶员的影响都可以通过VR的沉浸式体验进行设计和改进。在安防、军事、教育、电商、文化保护、智慧城市等领域，虚拟现实技术也都具有较强的应用价值。

以安防为例，赵沁平展示了VR在该领域的“一个虚实结合”的应用。他表示，当前，实际应用中摄像头的成像视频只能覆盖到有光照的地方，“周围是什么，无从知道，通过虚拟现实技术可以把周围的环境‘找’出来”，使得黑暗的地方变得可见，从而相对清晰地呈现出摄像头的周围环境。目前，这项技术已经在多地投入使用。

此外，医学上要构造虚拟人体，虚拟人体是什么？赵沁平阐述道，就是对真实人体进行动静态多样采集，通过物理建模、生理建模构建数字化人体。现阶段的虚拟人体主要着力于几何特征和物理特征，VR能将虚拟人体的构造拓展到生理和智能层面。

虚拟人体将对医学研究和实践发挥重要作用。首先是转化医学的新型实验平台，基础医学研究或新药研发可以从动物、志愿者身上迁移到虚拟人体。除此之外，虚拟现实在康复和心理治疗方面也有较大的用武之地。

虚拟现实在医学领域的颠覆性依赖于虚拟人体生理特征的完善程度。赵沁平表达了一个极具突破性的愿景，即孩子出生后，有一个完全等同于他的数字化虚拟孪生体伴随其同步成长，医疗试验全部在建立起来的生理模型上完成。“当然，这里有大量科学研究的理论技术问题，有待科技人员进行大量的工作。”

赵沁平表示，长远来看，虚拟现实的发展将形成三类新型产业：行业类、大众消费类和专业化的VR产业。

走向智能化

虚拟现实技术给工业信息技术带来的变化主要体现在仿真、虚拟样机、过程模拟等方面。赵沁平表示，过去的仿真技术是数字仿真、过程仿真，而由于高性能计算和图形图像技术的发展，虚拟现实技术使得仿真开始朝着图形图像、物理、生物以及智能的方向发展；虚拟现实让虚拟样机产生了沉浸式体验，可以对虚拟装备进行维护训练，包括逆向分析、企业和生产的格式化管理等。

技术上，虚拟现实主要包含数据获取、分析建模、绘制呈现、传感交互四个方面。赵沁平介绍道，“这四个方面涉及软件、硬件、平台还有规范标准，是一个高度综合的交叉科学技术领域。”

在谈到VR在新一代人工智能（AI）发展中扮演的角色时，赵沁平告诉《中国科学报》记者，VR发展到现在，与人工智能实际上是高度融合的发展态势，“虚拟现实正在从原来的‘3I’特性（沉浸感、交互性、构想性）发展到‘4I’，第四个‘I’就是智能，智能化是今后虚拟现实的发展趋势。”

赵沁平解释道，虚拟现实与人工智能的融合体现在三个方面，一是建模，传统模型实质上注重几何、物理特性，现在开始朝人体、智能方向迈进；二是交互，从自然交互走向智能交互，“智能交互就是对交互的识别和理解”；三是虚拟现实软件、生产的智能化。

“以后，这两个技术将会‘你中有我，我中有你’并行发展。”赵沁平说。