北理工教授王湧天：我國應探討VR與資訊科技深度融合的方式

北理工王湧天教授認為，我國應積極預測虛擬現實技術在未來大眾日常生活中的應用模式，探討其與資訊科技領域中網際網路、行動通訊、大資料、雲計算、智慧城市等方向深度融合的方式，深入研究具有獨立智慧財產權的高沉浸、虛實融合社交化網路技術，促進相關產業快速發展，在國際資訊領域的變革中佔有先機。

資訊領域新一輪的革命即將到來，此次顛覆者是蟄伏在研究者手中數十年的虛擬現實技術。

從2013年釋出的Google Glass增強現實眼鏡，到被臉書收購的Oculus的頭盔顯示裝置Oculus RIFT，再到可能成為索尼“下一個Walkman”的索尼虛擬現實眼鏡Project Morpheus;從三星的頭戴虛擬現實裝置GearVR到微軟的HoloLens眼鏡再到HTC的虛擬現實系統HTC VIVE，虛擬現實、增強現實產品在近兩年集中式爆發，它們帶來的不僅是虛擬現實、增強現實技術本身的進步，而且有可能透過與網際網路、移動網際網路相結合，以大資料為基礎的應用徹底改變整個資訊領域的格局。

新一輪的浪潮或將徹底改變人們的生活與交流方式，其影響將不亞於網際網路的出現和手機的廣泛使用。

虛擬現實應用前景廣闊

虛擬現實是人、機、物世界的紐帶，是多學科交叉的前沿陣地。

2015年8月，Gartner釋出的未來新興技術週期表顯示，從未來2~5年可以完善的手勢識別、同聲翻譯技術，到可能需要10年以上時間才能成熟的真三維顯示、腦機互動，有近10項技術與虛擬現實相關。外媒評選出的2016年度10大技術進步中，虛擬現實相關技術佔了4項，包括視網膜植入型仿生人眼、可穿戴裝置、虛擬現實、語音識別等。

虛擬現實技術具有巨大的應用前景和強烈的市場需求，主要體現在以下四個方面。

第一，傳統虛擬現實技術應用領域依然擁有巨大市場潛力和活力：虛擬現實是複雜工程專案的重要基礎技術，在核心技術模擬評估和人員訓練方面具有不可替代作用，JS、航空、航海、工業等領域越來越需要虛擬現實技術的支撐。

第二，新型可穿戴裝置將成為資訊時代的下一個爆發點：種種跡象表明，隨著頭戴式顯示裝置、智慧手錶、腕帶、腦電波控制的頭戴產品、3D視覺操控眼鏡等可穿戴裝置的發展和成熟，可穿戴技術將在近期獲得井噴式發展。

第三，人機互動技術已實現基礎技術積累，後續市場發展無可限量：隨著人們對互動裝置的需求不斷提高，擁有良好精度、實時性和使用者體驗的智慧互動裝置勢必成為發展的主流。目前，手勢互動、聲音控制等相關技術都在不斷成熟發展中。

第四，體驗式消費時代為以虛擬現實為基礎的大型主題娛樂業提供了無限可能。在國外，迪士尼、環球影城早就將虛擬現實技術用於其主題樂園;在國內，已宣佈2020年實現從商業地產到旅遊地產轉型的萬達集團，花巨資投入主題樂園與劇院等旅遊地產專案，其中虛擬現實是其主要支撐技術。

各國重視虛擬現實發展規劃

國外政府非常重視虛擬現實相關技術的研究，各國政府紛紛制定虛擬現實相關的研究發展規劃。

2015年2月，美國政府的“國家網路與資訊科技研發計劃”在其2016財年預算請求報告中提出了未來研發重點，計劃未來一年在八個重點領域投入約41億美元開展相關研發工作，其中，對人機互動和資訊管理的預算每年佔比達20%，在八個領域中位列第二，智慧人機互動需求凸顯。

歐盟在經費高達800億歐元的“Horizon2020”計劃中列出了資訊與通訊技術領域的37個專案，直接涉及智慧人機互動的有4個。

在亞太地區，日本政府早在2007年就釋出了到2025年的科學技術發展路線圖——《創新25戰略》，將“自動翻譯”、“虛擬現實”等技術納入其中，並大力支援大型低耗電顯示、多語言交流、超臨場感交流專案。同樣，韓國政府對虛擬現實相關技術加緊佈局。2004年，韓國情報通訊部提出“U-Korea”戰略，將可穿戴式計算機技術列入該戰略之中。此外，澳大利亞政府也將人機互動技術、實時計算機視覺系統、自動臉部和身體跟蹤技術作為目前資訊通訊技術領域主要發展方向。

我國及時佈局成效顯著

在我國，虛擬現實受到了科技部、工業和資訊化部、國家基金委等相關政府機構的高度重視和及時支援。在“十二五”期間，國家863計劃就從獲取、理解、建模、渲染、呈現、互動等六大方面對虛擬現實與數字媒體技術進行系統支援，並取得了階段性成果。近年來有關高校和研究院所在頭戴式顯示裝置、虛擬場景繪製引擎、增強現實註冊定位、新型人機互動技術以及虛擬現實系統應用等方面取得了大量科研成果，獲得了一批國家和國際專利，大大縮小了與工業發達國家的差距。

例如，浙江大學研製的3D物理模擬和繪製引擎支援互動式預覽，柔體/流體模擬、毛髮模擬繪製、人臉動畫等技術國際領先，在網易、中南卡通等國內知名企業應用效果顯著，形成了具有自主智慧財產權的3D技術整合環境和服務平臺;

北京理工大學採用自由曲面光學、全息和幾何波導光學元件等最新技術研製出的系列光學透視式頭戴顯示裝置，體積小、重量輕、成像質量優良、虛實融合效果好，已獲得多項中國、美國、歐洲發明專利授權;

華南理工大學、解放軍資訊工程大學研製了多套新型腦機互動技術，研製了國際上首套基於實時磁共振成像的影象檢索腦機互動系統，具有基於功能磁共振訊號對人腦視覺實時解碼和互動式影象檢索功能，實現了透過腦電波控制輪椅、機器人、飛行器等功能;

北京航空航天大學研製的視聽觸覺融合反饋虛擬現實口腔手術模擬器，是國際上首臺可穩定模擬牙周科、牙體科、修復科的多功能虛擬手術系統，已在北京大學口腔醫學院和華西口腔醫學院等單位開展了教學實驗和大規模使用者評測;

四川大學和川大智勝公司研製的3D實時渲染引擎採用高效能並行繪製技術，支援更高的模擬模型精度，構建的飛行視景系統達到國際同類產品先進水平，並首次透過中國民航飛行訓練裝置D級標準認定，在軍民航飛行員和管制員訓練中成功應用，將逐步替代進口。

此外，中國企業也有很多投入到虛擬現實和自然互動的研發中，華為、中興、海爾、海信、科大訊飛、聯想等均制定了相關的規劃，並有相關成果。中國還湧現了諾亦騰、聖威特、樂相科技等一大批專注做VR的創業型公司。

加大對技術方向支援力度

虛擬現實/增強現實技術已出現大規模民用化、產業化的趨勢。

隨著國外資訊領域的巨頭們顯著加大對本領域的投入，角逐日趨激烈。我國相關科研單位和企業單憑自身技術實力，尚無法與微軟、谷歌、三星、索尼、臉譜等跨國公司抗衡。

為在新的資訊革命浪潮中取得話語權，我國應該系統佈局，加大對虛擬現實技術方向的支援力度，鼓勵產學研結合，採取有力措施整合國內分散的研究和市場化資源，彌補我國科研機構與企業之間研發體系與運營模式上的斷層，儘快將相關研究成果產品化、工業化和市場化，爭取參與甚至引導此次資訊領域的變革。

對虛擬現實中裝置適人化技術、媒體資源共享管理技術等進行系統攻關，研製關鍵硬體裝置和軟體，為虛擬現實產業的形成和發展奠定基礎。

Oculus RIFT、Google Glass等穿戴式裝置在適人化方面存在明顯不足，長時間佩戴會使使用者產生不適;同時，針對這些裝置的互動技術也存在諸多制約因素，因而限制了其應用領域。

建議在國內已有的技術儲備基礎上，組織光學、電子學、計算機科學等學科的優勢單位，聯合醫學、心理學、認知科學等領域的研究機構，以虛擬現實裝置的適人化等為切入點，研究新型可穿戴技術、互動技術、媒體資源管理技術，開發低成本、高效能、易使用的普適型裝置，推出核心軟體平臺，建立媒體資源共享中心，推動產業化並形成新型產業模式。

深入研究以高沉浸、虛實融合為重要特徵的下一代社交化網路的演進趨勢，推動相關產業的發展。以移動網際網路、大資料和雲計算等為基礎的社交化網路的發展已經極大地改變了社會的面貌和人們的生活方式，而高沉浸虛擬現實和增強現實正是下一代社交化網路的重要特徵。

我國應積極預測虛擬現實技術在未來大眾日常生活中的應用模式，探討其與資訊科技領域中網際網路、行動通訊、大資料、雲計算、智慧城市等方向深度融合的方式，深入研究具有獨立智慧財產權的高沉浸、虛實融合社交化網路技術，與國內優勢企業合作建立新一代網站，實現技術應用，傳承中華文明，傳遞正能量，促進相關產業快速發展，在國際資訊領域的變革中佔有先機。

圍繞重要應用領域和重大應用問題組織多學科交叉研究，為我國重要行業的技術發展注入活力。虛擬現實的應用領域非常廣闊，是典型的多學科交叉融合的技術方向，其發展趨勢呈現以應用問題為牽引、以核心技術為基礎、以視覺藝術為載體的特點。

建議圍繞醫學、工業、國防、文化、教育等領域的重大問題，如人體及人腦計劃、大型裝備設計製造維護、文物保護、智慧博物館、互動式媒體、中華文化傳承等為切入點，組織應用領域、技術研究、藝術設計等多個方面的跨學科研究隊伍，推動交叉研究，實現創新應用，利用普適型虛擬現實所提供的新方法和新手段，為應用行業的技術發展注入活力。

作者王湧天，系北京理工大學資訊與電子學部、北京市混合現實與新型顯示工程技術研究中心教授

編輯：vian