中國出版網(wǎng)訊  2月20日上午，中央和國家機關(guān)“強素質(zhì) 作表率”讀書活動主題講壇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+》的精彩演講。國家新聞出版廣電總局黨組成員、副局長孫壽山、吳尚之，中央直屬機關(guān)工委、中央國家機關(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。

中央和國家機關(guān)讀書活動舉行第八十二講（鄧楊/攝）

　　開講前，講壇主持人、全國政協(xié)委員、中國編輯學(xué)會會長郝振省介紹了本期講壇的有關(guān)情況。他講到，設(shè)計和安排本期主題演講主要有兩方面考慮：一方面，我們對虛擬現(xiàn)實的技術(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)前對我們生產(chǎn)生活的影響，未來的發(fā)展趨勢以及我們?nèi)绾雾槃荻鵀?，都需要我們給予了解、掌握知識。另一方面，從國家層面來講，虛擬現(xiàn)實技術(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，虛擬現(xiàn)實+成為發(fā)展趨勢；從世界范圍來看，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)成為國際間激烈競爭的高科技領(lǐng)域，成為硬實力的重要內(nèi)容，成為軟實力較量的重要依托。正如趙沁平教授所說，虛擬現(xiàn)實與各行業(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)分的真實和虛擬兩個世界或者是虛實混合的新世界，有請趙教授為我們講解虛擬現(xiàn)實的神奇和奧妙。

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）

　　在近兩個小時的演講中，趙沁平院士從虛擬現(xiàn)實概述、“虛擬現(xiàn)實+”的應(yīng)用、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展趨勢等方面，通過幽默風(fēng)趣的語言和視頻動畫的立體展現(xiàn)，闡述了一個學(xué)者眼中虛擬現(xiàn)實技術(shù)的歷史發(fā)展與廣闊前景。

　　一、虛擬現(xiàn)實概述

　　虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，VR）的目標(biāo)是以計算機技術(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)境中的對象進(jìn)行交互作用，相互影響，可以產(chǎn)生親臨相應(yīng)真實環(huán)境的感受和體驗。實際上，隨著計算機技術(shù)，特別是計算機圖形學(xué)和人機交互技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實是人類在模擬真實世界方向上達(dá)到的最新境界。

　　虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)有三個典型的特征：第一，沉浸感，即參與者全身心地沉浸于計算機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)實系統(tǒng)給出的逼真視聽觸覺信號而產(chǎn)生的對虛擬空間的想象。

　　每一項科學(xué)技術(shù)都有適合它的一個應(yīng)用領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)由于上述特點，適合在以下幾個方面展開應(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)計評價，人可以在虛擬樣機里對各種性能進(jìn)行評價；訓(xùn)練體驗，比如軍事訓(xùn)練，還有對一些航天設(shè)備或危險的核設(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?，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以從兩個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)實成為各個行業(yè)和領(lǐng)域發(fā)展的新信息技術(shù)支撐平臺。虛擬現(xiàn)實跟各個領(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)給一個假設(shè)，給一個論證，再去進(jìn)行觀測。虛擬現(xiàn)實+就成為一個發(fā)展趨勢，導(dǎo)致虛擬現(xiàn)實的產(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視為下一代計算平臺，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。

　　近日，美國著名投行高盛的一份報告，詳細(xì)討論了VR和AR（增強現(xiàn)實）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，年營收可達(dá)1820億美元，保守預(yù)測，到2025年VR/AR年營收也有230億美元。如果高盛預(yù)測準(zhǔn)確，2025年時VR/AR市場很可能變得比TV市場還大，達(dá)到1100億美元，TV市場是990億美元。知名信息技術(shù)咨詢公司IDC預(yù)測，2016年我國VR設(shè)備出貨量將達(dá)到48萬臺，同比增長476%，行業(yè)將迎來爆發(fā)式增長。許多媒體將2016年稱為VR產(chǎn)業(yè)元年。

　　二、“虛擬現(xiàn)實+”在各行業(yè)各領(lǐng)域的應(yīng)用

　　通過生動的視頻動畫實例，趙沁平院士向大家介紹了虛擬現(xiàn)實在軍事、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+的支撐作用，指出了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展趨勢和可能形成的新的虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)生長點。

　　在軍事領(lǐng)域，美國是最早將虛擬現(xiàn)實技術(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)實頭盔。通過偵查手段把整個戰(zhàn)場的數(shù)據(jù)在后臺進(jìn)行處理，然后全部推送到單兵佩戴的頭盔上，這樣每個士兵都可以看到和了解整個戰(zhàn)場的態(tài)勢。

　　在裝備制造領(lǐng)域，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也有著廣泛的應(yīng)用。早在上世紀(jì)90年代，波音777飛機的設(shè)計師們就已嘗鮮。在虛擬現(xiàn)實的三維模型仿真技術(shù)的幫助下，波音777的設(shè)計錯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)實以后的一個應(yīng)用方向。首先是對身體進(jìn)行建模用于教學(xué)，生理模型還可以用于手術(shù)訓(xùn)練；另外還可以運用于康復(fù)訓(xùn)練。

　　三、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)

　　虛擬現(xiàn)實要實現(xiàn)一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實系統(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。實現(xiàn)一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，大體需要三個方面的技術(shù)：建模、表現(xiàn)與交互。

　　首先是現(xiàn)實世界的對象在計算機數(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)實世界中的對象、對象之間的關(guān)系、相互作用及動態(tài)變化所遵循的規(guī)律映射為數(shù)字空間中的各種動靜態(tài)數(shù)據(jù)表示。建模方法與所要模擬的對象類有關(guān)，也與應(yīng)用領(lǐng)域密切相關(guān)。針對所要模擬對象的不同方面，建模方法分為幾何外觀建模、基于物理的建模、行為建模和虛實融合建模等。由于現(xiàn)實世界形態(tài)的復(fù)雜性、發(fā)展的無限性，以及人類認(rèn)識世界的局限性，使得建模成為虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域永恒的研究方向。

　　第二類問題是虛擬環(huán)境對象的表現(xiàn)，包括視、聽、觸/力、嗅/味等的表現(xiàn)。虛擬現(xiàn)實表現(xiàn)技術(shù)將虛擬環(huán)境中的各種對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，這也一個無窮盡的問題領(lǐng)域。

　　第三類問題是人對虛擬環(huán)境中對象的操作，以及虛擬環(huán)境對象對現(xiàn)實世界的作用，也就是虛擬現(xiàn)實人機交互問題，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交互設(shè)備。自然人機交互是目前的一個研究熱點。

　　四、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　趙沁平院士強調(diào)，現(xiàn)有虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)距離虛擬現(xiàn)實+的期望目標(biāo)，尚存在若干重大技術(shù)瓶頸，虛擬現(xiàn)實中的關(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，會為虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供新的元素、機會和平臺。隨著技術(shù)的進(jìn)步與突破，將導(dǎo)致新一代虛擬現(xiàn)實+系統(tǒng)的出現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實人機交互設(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)實平臺軟件與嵌入式系統(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)、移動終端虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)，虛擬現(xiàn)實服務(wù)產(chǎn)業(yè)等，都將逐步成為虛擬現(xiàn)實技術(shù)產(chǎn)業(yè)中新的增長點。

現(xiàn)場簽名（鄧楊/攝）

　　在互動環(huán)節(jié)中，對于聽眾提出的虛擬現(xiàn)實技術(shù)的局限性、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的風(fēng)險防范等問題，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方面的內(nèi)容。第一，趙教授回答了什么是虛擬現(xiàn)實技術(shù)，講到了虛擬現(xiàn)實沉浸感、交互性、構(gòu)想性的特征，再進(jìn)一步發(fā)展是加強現(xiàn)實。這部分內(nèi)容體現(xiàn)了人類和計算機的一種相互推動的關(guān)系。人類發(fā)明了計算機，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人腦的延伸，也不滿足于對視覺、聽覺、觸覺的延伸，而是要借助計算機構(gòu)建觸覺、視覺、感覺甚至味覺，因此虛擬現(xiàn)實技術(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+”方法論的價值和意義。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，人類的感官又有不可遏止的無限性。從這個意義上可以說，關(guān)于真理的相對性是絕對的，關(guān)于真理的絕對性是相對的。

　　第二，趙教授講到了虛擬現(xiàn)實有極大的生產(chǎn)力效用，因為它使我們對事物的認(rèn)識和掌控更加精準(zhǔn)化、純粹化、典型化，最大限度地排除了或然性的風(fēng)險，最大限度地實現(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)實技術(shù)讓我們體會到“假作真時真亦假”。特別是張教授講到了虛擬現(xiàn)實技術(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)實技術(shù)能夠在時光隧道里穿越往返、運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，趙教授講到了技術(shù)趨勢，即建模、表現(xiàn)、交互的問題；講到了產(chǎn)業(yè)趨勢，這才有了我們國家下一步或者是未來發(fā)展的趨勢；講到了重點領(lǐng)域，一個是國家科技發(fā)展、戰(zhàn)略發(fā)展，一個是大眾的生活需求，使我們在座的各位深切感受到壓力、自信和動力。壓力，在于我們在某些方面并不落后，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《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中也把虛擬現(xiàn)實技術(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。動力，在于我們更加清醒認(rèn)識到，實現(xiàn)中華民族的科技復(fù)興，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一個十分重大而緊迫的領(lǐng)域，中央國家機關(guān)的司局級領(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，屆時將邀請北京大學(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》。