中央和國家機關讀書活動舉行第八十二講

　　中國出版網訊2月20日上午，中央和國家機關「強素質作表率」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多功能廳）舉行。本次講座特邀中國工程院院士，中國科協副主席，北京航空航天大學教授趙沁平，作了題為《虛擬現實+》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，中央直屬機關工委、中央國家機關工委、國家新聞出版廣電總局相關部門和單位的負責同志出席活動。

中央和國家機關讀書活動舉行第八十二講（鄧楊/攝）

　　開講前，講壇主持人、全國政協委員、中國編輯學會會長郝振省介紹了本期講壇的有關情況。他講到，設計和安排本期主題演講主要有兩方面考慮：一方面，我們對虛擬現實的技術和作用有所感知，但是更多的是屬於未知領域，比如虛擬現實技術的內涵和外延，產生髮展的來龍去脈，當前對我們生產生活的影響，未來的發展趨勢以及我們如何順勢而為，都需要我們給予了解、掌握知識。另一方面，從國家層面來講，虛擬現實技術正在全面進入國家發展戰略，成為各行各業科學發展新的信息技術支撐平台，虛擬現實+成為發展趨勢；從世界範圍來看，虛擬現實技術已經成為國際間激烈競爭的高科技領域，成為硬實力的重要內容，成為軟實力較量的重要依託。正如趙沁平教授所說，虛擬現實與各行業的關係類似於數學和物理，人所感知的世界將成為人所難以區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實的神奇和奧妙。

中國工程院院士，中國科協副主席，北京航空航天大學教授趙沁平（鄧楊/攝）

　　在近兩個小時的演講中，趙沁平院士從虛擬現實概述、「虛擬現實+」的應用、虛擬現實系統的實現技術、虛擬現實技術的發展趨勢等方面，通過幽默風趣的語言和視頻動畫的立體展現，闡述了一個學者眼中虛擬現實技術的歷史發展與廣闊前景。

　　一、虛擬現實概述

　　虛擬現實（VirtualReality，VR）的目標是以計算機技術為核心，結合相關科學技術，生成與一定範圍真實環境在視、聽、觸感等方面高度近似的數字化環境，用戶藉助必要的裝備與數字化環境中的對象進行交互作用，相互影響，可以產生親臨相應真實環境的感受和體驗。實際上，隨著計算機技術，特別是計算機圖形學和人機交互技術的發展，虛擬現實是人類在模擬真實世界方向上達到的最新境界。

　　虛擬現實系統有三個典型的特徵：第一，沉浸感，即參與者全身心地沉浸於計算機所生成的三維虛擬環境，併產生身臨其境的感覺。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境進行交互考察與操作。第三，構想性，即參與者藉助虛擬現實系統給出的逼真視聽觸覺信號而產生的對虛擬空間的想像。

　　每一項科學技術都有適合它的一個應用領域，虛擬現實技術由於上述特點，適合在以下幾個方面展開應用：各行業領域的規劃決策，例如，把想要做的裝備或者城市規劃，先用數字化虛擬的東西規劃，再在這上面進行論證；設計評價，人可以在虛擬樣機里對各種性能進行評價；訓練體驗，比如軍事訓練，還有對一些航天設備或危險的核設備的維護，可以在虛擬的裝備上進行維護和操作；還有文化娛樂等領域。可見，虛擬現實技術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展更加科學，二是可以使大眾的生活更加精彩。

　　從科學研究的角度來講，上世紀60年代國外就已經提出虛擬現實的概念和技術，我國最早的是在90年代初期開始進行這方面的研究。經過三十多年的發展，可以說虛擬現實在許多行業領域取得了可喜的應用成果，使虛擬現實成為各個行業和領域發展的新信息技術支撐平台。虛擬現實跟各個領域應用的關係，類似於數學和物理，現在先用數學給一個假設，給一個論證，再去進行觀測。虛擬現實+就成為一個發展趨勢，導致虛擬現實的產業處於爆發性發展的前夜。許多IT公司，包括臉譜、谷歌、微軟等將VR視為下一代計算平台，紛紛推出自己的VR創新產品，或通過收購VR公司，布局VR業務，搶佔VR產業制高點。

　　近日，美國著名投行高盛的一份報告，詳細討論了VR和AR（增強現實）產業的未來發展狀況。高盛認為VR/AR擁有巨大潛能，到2025年VR/AR硬軟體營收將達到800億美元，樂觀估計，年營收可達1820億美元，保守預測，到2025年VR/AR年營收也有230億美元。如果高盛預測準確，2025年時VR/AR市場很可能變得比TV市場還大，達到1100億美元，TV市場是990億美元。知名信息技術諮詢公司IDC預測，2016年我國VR設備出貨量將達到48萬台，同比增長476%，行業將迎來爆髮式增長。許多媒體將2016年稱為VR產業元年。

　　二、「虛擬現實+」在各行業各領域的應用

　　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實在軍事、製造、航空航天、醫療、安防、商務、體育、文化保護利用等方面的應用，展示了虛擬現實+的支撐作用，指出了虛擬現實技術的發展趨勢和可能形成的新的虛擬現實產業生長點。

　　在軍事領域，美國是最早將虛擬現實技術應用於該領域的國家。上世紀80年代，美國就開發了Simnet網路，把美國和歐洲一些國家的軍事設施和模擬設施用網路連接起來，進行異地的軍事訓練。最近，美國又開發了軍用的虛擬現實頭盔。通過偵查手段把整個戰場的數據在後台進行處理，然後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場的態勢。

　　在裝備製造領域，虛擬現實技術也有著廣泛的應用。早在上世紀90年代，波音777飛機的設計師們就已嘗鮮。在虛擬現實的三維模型模擬技術的幫助下，波音777的設計錯誤修改量較過去減少了90%，研發周期縮短了50%，成本降低了60%。目前應用虛擬現實技術更多的是汽車製造業。

　　醫療健康領域也是虛擬現實以後的一個應用方向。首先是對身體進行建模用於教學，生理模型還可以用於手術訓練；另外還可以運用於康復訓練。

　　三、虛擬現實系統的實現技術

　　虛擬現實要實現一個虛擬現實系統，虛擬現實系統應用開發比互聯網投入要大，而且需要人才能力比較高，所以現在我們人才很緊缺。實現一個虛擬現實系統，大體需要三個方面的技術：建模、表現與交互。

　　首先是現實世界的對象在計算機數字空間的表示問題，也就是建模。建模需要通過數學、物理，以及各種數字化方法將現實世界中的對象、對象之間的關係、相互作用及動態變化所遵循的規律映射為數字空間中的各種動靜態數據表示。建模方法與所要模擬的對象類有關，也與應用領域密切相關。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、基於物理的建模、行為建模和虛實融合建模等。由於現實世界形態的複雜性、發展的無限性，以及人類認識世界的局限性，使得建模成為虛擬現實領域永恆的研究方向。

　　第二類問題是虛擬環境對象的表現，包括視、聽、觸/力、嗅/味等的表現。虛擬現實表現技術將虛擬環境中的各種對象模型通過不同的表現方法、演算法渲染在表現設備上，以沉浸方式呈現給用戶。表現方法和對象模型及表現設備直接相關。表現設備，如頭盔、真三維顯示、力反饋操縱和觸覺數據手套等都在不斷發展，因此，這也一個無窮盡的問題領域。

　　第三類問題是人對虛擬環境中對象的操作，以及虛擬環境對象對現實世界的作用，也就是虛擬現實人機交互問題，主要涉及人或外部世界與虛擬環境之間互相作用的信息交換方式與人機交互設備。自然人機交互是目前的一個研究熱點。

　　四、虛擬現實技術的發展趨勢

　　趙沁平院士強調，現有虛擬現實系統距離虛擬現實+的期望目標，尚存在若干重大技術瓶頸，虛擬現實中的關鍵技術問題還有待突破，比如多源數據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。新的相關領域技術的發展，會為虛擬現實技術提供新的元素、機會和平台。隨著技術的進步與突破，將導致新一代虛擬現實+系統的出現，虛擬現實人機交互設備產業，行業應用模擬器、虛擬環境產業，虛擬現實平台軟體與嵌入式系統產業，領域和行業模型數據產業，網路、移動終端虛擬現實產業，虛擬現實服務產業等，都將逐步成為虛擬現實技術產業中新的增長點。

現場簽名（鄧楊/攝）

　　在互動環節中，對於聽眾提出的虛擬現實技術的局限性、虛擬現實技術的風險防範等問題，趙沁平院士給出了精彩回答。

　　最後，主持人郝振省對本期講壇做了小結。他談到，趙沁平教授今天的演講主要包括三個方面的內容。第一，趙教授回答了什麼是虛擬現實技術，講到了虛擬現實沉浸感、交互性、構想性的特徵，再進一步發展是加強現實。這部分內容體現了人類和計算機的一種相互推動的關係。人類發明了計算機，人腦發明了電腦，電腦是人腦的延伸和拓展，但是人類並不滿足於對人腦的延伸，也不滿足於對視覺、聽覺、觸覺的延伸，而是要藉助計算機構建觸覺、視覺、感覺甚至味覺，因此虛擬現實技術就形成了。這反映了人類總得有所發現、發明、創造、前進的歷史必然性，而且這種必然性不限於一種產業，所以有了「虛擬現實+」方法論的價值和意義。這其中包含著哲學意義，人類認知世界的感官呈現出明顯的局限性；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，關於真理的相對性是絕對的，關於真理的絕對性是相對的。

　　第二，趙教授講到了虛擬現實有極大的生產力效用，因為它使我們對事物的認識和掌控更加精準化、純粹化、典型化，最大限度地排除了或然性的風險，最大限度地實現了「科學技術是第一生產力」的論斷。趙教授講到了虛擬現實技術的建模、表現和交互，我們經常說「真的假不了，假的真不了」，但是虛擬現實技術讓我們體會到「假作真時真亦假」。特別是張教授講到了虛擬現實技術在軍事、航天、醫療、文化遺產保護等諸多領域的應用，展現出虛擬現實技術能夠在時光隧道里穿越往返、運籌帷幄於歷史而決勝於千里萬里之外的本領。

　　第三，關於未來的發展趨勢，趙教授講到了技術趨勢，即建模、表現、交互的問題；講到了產業趨勢，這才有了我們國家下一步或者是未來發展的趨勢；講到了重點領域，一個是國家科技發展、戰略發展，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，在於我們在某些方面並不落後，但是從產業和企業的角度來看還有很大的差距，虛擬技術公司更早更多地存在於發達國家。自信，在於我們的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中也把虛擬現實技術放在足夠重要的位置，我們的研製也有了一定的基礎和規模。動力，在於我們更加清醒認識到，實現中華民族的科技復興，虛擬現實技術是一個十分重大而緊迫的領域，中央國家機關的司局級領導幹部肩負著歷史的責任。趙沁平教授作為虛擬現實領域的科研領軍人物和帶頭人，他的演講技術厚重、內容豐富、文武兼備、富有魅力，使我們享受到一次技術、思想、科技和愛國主義的盛宴。

　　據主持人介紹，2016年第3講（總第83講）讀書講壇定於3月26日舉行，屆時將邀請北京大學科學史與科學哲學研究中心主任吳國盛主講《科學與人文》。