許多人都體驗(yàn)過虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）。在商場的某個(gè)角落里，體驗(yàn)者戴著頭盔、坐著專屬座椅暢游在一個(gè)傳統(tǒng)感知邏輯下頭盔和座椅根本無法支撐的奇妙世界里。

然而，娛樂只是虛擬現(xiàn)實(shí)侵入人們生活的冰山一角。在11月22日舉辦的“產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)大講堂”第十期活動(dòng)中，中國工程院院士趙沁平展示了“VR+”技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的全景圖。他表示，虛擬現(xiàn)實(shí)會(huì)帶來新的發(fā)展思維和技術(shù)途徑，人們所感知的世界將分為真實(shí)、虛擬兩種模式，或者虛實(shí)混合的新世界。

“虛擬現(xiàn)實(shí)是一項(xiàng)可能的顛覆性技術(shù)，到底能不能顛覆？”趙沁平說，“看科技創(chuàng)新。”

顛覆傳統(tǒng)感知方式

所謂虛擬現(xiàn)實(shí)，是指用計(jì)算機(jī)及其他相關(guān)技術(shù)構(gòu)造一個(gè)等同于現(xiàn)實(shí)世界某一對象或某一范圍物理空間的虛擬環(huán)境，借助虛擬現(xiàn)實(shí)裝備產(chǎn)生類似真實(shí)環(huán)境下的視覺、觸覺等。

虛擬現(xiàn)實(shí)將在哪些方面產(chǎn)生顛覆性影響？趙沁平概括了六個(gè)方面：傳統(tǒng)二維顯示向3D顯示升級；突破屏幕顯示的物理尺寸，實(shí)現(xiàn)360度或720度顯示；實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，由鍵盤鼠標(biāo)的交互發(fā)展成為人和虛擬環(huán)境的自然交互；構(gòu)造任意時(shí)空物理世界實(shí)物的虛擬孿生；促使各行業(yè)出現(xiàn)全新的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證平臺(tái)；互聯(lián)網(wǎng)的新入口與新社交環(huán)境。

趙沁平描述了一個(gè)“VR+社交”的應(yīng)用場景，“互聯(lián)網(wǎng)通過郵件交互交往，如果虛擬現(xiàn)實(shí)在互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用做到一定程度，你和朋友的交互就可以約定在某個(gè)想要的虛擬環(huán)境中，比如在頤和園，也就是說可以實(shí)現(xiàn)‘約會(huì)’”。

虛擬現(xiàn)實(shí)會(huì)對未來新的計(jì)算平臺(tái)、信息技術(shù)支撐平臺(tái)、互聯(lián)網(wǎng)入口與交互環(huán)境及媒體產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。趙沁平說：“目前我們看電視節(jié)目的時(shí)候是被動(dòng)式，放什么看什么，全屏直播，如果虛擬現(xiàn)實(shí)在這方面的應(yīng)用成熟，觀眾可以主動(dòng)選擇觀看角度，定格回放，還可以盯著自己喜歡的球員看，這是以后的發(fā)展趨勢。”

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)在軍事、航空航天、裝備制造、智慧城市、醫(yī)療、教育等領(lǐng)域已經(jīng)獲得多項(xiàng)創(chuàng)新成果，成為行業(yè)發(fā)展新的技術(shù)支撐平臺(tái)。趙沁平表示，“‘VR+’已經(jīng)成為一個(gè)行業(yè)趨勢，各方面都可以應(yīng)用，跟‘互聯(lián)網(wǎng)+’是一樣的。”

賦能多領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)

每一項(xiàng)科學(xué)技術(shù)都有特定的應(yīng)用領(lǐng)域，趙沁平表示，“虛擬現(xiàn)實(shí)主要在各行業(yè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)評價(jià)、訓(xùn)練體驗(yàn)等方面發(fā)揮作用。”虛擬現(xiàn)實(shí)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用屬于比較早的，飛機(jī)座艙的功效、起飛時(shí)陽光對座艙駕駛員的影響都可以通過VR的沉浸式體驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)。在安防、軍事、教育、電商、文化保護(hù)、智慧城市等領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也都具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

以安防為例，趙沁平展示了VR在該領(lǐng)域的“一個(gè)虛實(shí)結(jié)合”的應(yīng)用。他表示，當(dāng)前，實(shí)際應(yīng)用中攝像頭的成像視頻只能覆蓋到有光照的地方，“周圍是什么，無從知道，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以把周圍的環(huán)境‘找’出來”，使得黑暗的地方變得可見，從而相對清晰地呈現(xiàn)出攝像頭的周圍環(huán)境。目前，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在多地投入使用。

此外，醫(yī)學(xué)上要構(gòu)造虛擬人體，虛擬人體是什么？趙沁平闡述道，就是對真實(shí)人體進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)多樣采集，通過物理建模、生理建模構(gòu)建數(shù)字化人體。現(xiàn)階段的虛擬人體主要著力于幾何特征和物理特征，VR能將虛擬人體的構(gòu)造拓展到生理和智能層面。

虛擬人體將對醫(yī)學(xué)研究和實(shí)踐發(fā)揮重要作用。首先是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的新型實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究或新藥研發(fā)可以從動(dòng)物、志愿者身上遷移到虛擬人體。除此之外，虛擬現(xiàn)實(shí)在康復(fù)和心理治療方面也有較大的用武之地。

虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的顛覆性依賴于虛擬人體生理特征的完善程度。趙沁平表達(dá)了一個(gè)極具突破性的愿景，即孩子出生后，有一個(gè)完全等同于他的數(shù)字化虛擬孿生體伴隨其同步成長，醫(yī)療試驗(yàn)全部在建立起來的生理模型上完成。“當(dāng)然，這里有大量科學(xué)研究的理論技術(shù)問題，有待科技人員進(jìn)行大量的工作。”

趙沁平表示，長遠(yuǎn)來看，虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展將形成三類新型產(chǎn)業(yè)：行業(yè)類、大眾消費(fèi)類和專業(yè)化的VR產(chǎn)業(yè)。

走向智能化

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)給工業(yè)信息技術(shù)帶來的變化主要體現(xiàn)在仿真、虛擬樣機(jī)、過程模擬等方面。趙沁平表示，過去的仿真技術(shù)是數(shù)字仿真、過程仿真，而由于高性能計(jì)算和圖形圖像技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得仿真開始朝著圖形圖像、物理、生物以及智能的方向發(fā)展；虛擬現(xiàn)實(shí)讓虛擬樣機(jī)產(chǎn)生了沉浸式體驗(yàn)，可以對虛擬裝備進(jìn)行維護(hù)訓(xùn)練，包括逆向分析、企業(yè)和生產(chǎn)的格式化管理等。

技術(shù)上，虛擬現(xiàn)實(shí)主要包含數(shù)據(jù)獲取、分析建模、繪制呈現(xiàn)、傳感交互四個(gè)方面。趙沁平介紹道，“這四個(gè)方面涉及軟件、硬件、平臺(tái)還有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)高度綜合的交叉科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。”

在談到VR在新一代人工智能（AI）發(fā)展中扮演的角色時(shí)，趙沁平告訴《中國科學(xué)報(bào)》記者，VR發(fā)展到現(xiàn)在，與人工智能實(shí)際上是高度融合的發(fā)展態(tài)勢，“虛擬現(xiàn)實(shí)正在從原來的‘3I’特性（沉浸感、交互性、構(gòu)想性）發(fā)展到‘4I’，第四個(gè)‘I’就是智能，智能化是今后虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢。”

趙沁平解釋道，虛擬現(xiàn)實(shí)與人工智能的融合體現(xiàn)在三個(gè)方面，一是建模，傳統(tǒng)模型實(shí)質(zhì)上注重幾何、物理特性，現(xiàn)在開始朝人體、智能方向邁進(jìn)；二是交互，從自然交互走向智能交互，“智能交互就是對交互的識別和理解”；三是虛擬現(xiàn)實(shí)軟件、生產(chǎn)的智能化。

“以后，這兩個(gè)技術(shù)將會(huì)‘你中有我，我中有你’并行發(fā)展。”趙沁平說。