無論是(shi)在各行(xing)各業的應用，還是(shi)資本(ben)的追捧，虛擬現實(shi)(Virtual Reality VR)都(dou)是(shi)現在熱門話題(ti)。那(nei)么，VR的本(ben)質到底是(shi)什(shen)么?VR將(jiang)發展如(ru)何?又(you)有哪些(xie)關鍵概念?這(zhe)些(xie)都(dou)成為業界關注的焦點。

　　信息(xi)技術新階段(duan)產物(wu)

　　VR是認(ren)識世界的(de)一(yi)種科學(xue)方(fang)(fang)法，通過虛擬技(ji)術，我(wo)們(men)可(ke)以完成(cheng)對現(xian)(xian)實(shi)世界的(de)抽象、模擬、仿真(zhen)，是人(ren)(ren)類探(tan)索世界、科學(xue)實(shi)驗的(de)重要方(fang)(fang)法。虛擬現(xian)(xian)實(shi)技(ji)術以不同的(de)方(fang)(fang)式在我(wo)們(men)生活(huo)中早已出現(xian)(xian)。比如，我(wo)們(men)聽老人(ren)(ren)們(men)講故(gu)事(shi)，這些故(gu)事(shi)就是他們(men)從現(xian)(xian)實(shi)中虛擬出來的(de)，我(wo)們(men)可(ke)以把其(qi)看作(zuo)一(yi)維(wei)信息(xi)的(de)虛擬現(xian)(xian)實(shi);我(wo)們(men)看繪畫，用色(se)彩繪制生成(cheng)一(yi)個光與影(ying)的(de)世界，這是二(er)維(wei)信息(xi)的(de)虛擬現(xian)(xian)實(shi);電影(ying)是film+movie，“移動(dong)的(de)畫片”生成(cheng)一(yi)個更(geng)加近似現(xian)(xian)實(shi)的(de)世界。電影(ying)技(ji)術為我(wo)們(men)構成(cheng)了三維(wei)信息(xi)的(de)虛擬現(xian)(xian)實(shi)。

　　近年來(lai)，3D電影在國內(nei)大(da)范圍(wei)上映。VR和(he)3D電影有何區別?3D電影提供了觀(guan)眾沉浸的(de)(de)環境(jing)，但是(shi)它不能(neng)交(jiao)互，體(ti)驗(yan)者是(shi)被動接受(shou)導演團隊制訂好的(de)(de)情節。而(er)虛擬現實強調的(de)(de)是(shi)以使(shi)用者為(wei)中心，和(he)系統的(de)(de)交(jiao)互和(he)發揮(hui)想象(xiang)力(li)。

　　從古(gu)到今，雖然(ran)我(wo)們(men)(men)經歷的(de)(de)虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)技(ji)術(shu)不同，虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)效果(guo)不同，但是通過虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)現(xian)實(shi)，體驗另(ling)外非同現(xian)實(shi)人生的(de)(de)目標一致。通過虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)現(xian)實(shi)技(ji)術(shu)，我(wo)們(men)(men)可以實(shi)現(xian)對(dui)現(xian)實(shi)的(de)(de)仿真、對(dui)未知的(de)(de)虛(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)、對(dui)過去的(de)(de)回顧、對(dui)未來的(de)(de)想象。

　　因此，虛(xu)(xu)擬現(xian)(xian)實是(shi)信(xin)息技術(shu)發(fa)(fa)展到(dao)新階段的(de)(de)產(chan)物，是(shi)信(xin)息技術(shu)未來(lai)發(fa)(fa)展的(de)(de)重要方(fang)向(xiang)。也(ye)就是(shi)說，虛(xu)(xu)擬現(xian)(xian)實不(bu)是(shi)空(kong)穴來(lai)風(feng)，而是(shi)一種應運而生(sheng)、水到(dao)渠(qu)成的(de)(de)技術(shu)和產(chan)業。現(xian)(xian)在的(de)(de)虛(xu)(xu)擬現(xian)(xian)實和過去(qu)不(bu)一樣的(de)(de)只是(shi)新技術(shu)。

　　隨著VR的(de)(de)興起(qi)(qi)，一起(qi)(qi)發展(zhan)(zhan)流行(xing)的(de)(de)有(you)AR、MR、AI等(deng)概念。關于“VR元年(nian)”的(de)(de)說(shuo)法，我(wo)(wo)覺得(de)這只(zhi)說(shuo)對了(le)一半。不是(shi)(shi)虛擬現實誕生，而是(shi)(shi)為(wei)了(le)闡述虛擬現實這一事(shi)物(wu)受(shou)到(dao)關注掀起(qi)(qi)了(le)高潮。“VR元年(nian)”以后如何(he)發展(zhan)(zhan)?我(wo)(wo)想任何(he)科技的(de)(de)發展(zhan)(zhan)，都有(you)一個規(gui)律──多年(nian)的(de)(de)積(ji)累，厚積(ji)薄發，才能(neng)爆出高潮。最終，進入常態，在國民經(jing)濟、人民生活(huo)中得(de)到(dao)廣泛應用(yong)，就有(you)持續發展(zhan)(zhan)的(de)(de)基(ji)礎和動力。

　　接地氣(qi)并(bing)應用廣泛的技術

　　作為一種新的信息技術，VR到底可以(yi)應(ying)用在哪些領域呢?

　　實(shi)(shi)際上，能夠通過虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)現(xian)(xian)(xian)實(shi)(shi)技術(shu)實(shi)(shi)現(xian)(xian)(xian)的(de)環境(jing)，就能應(ying)用虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)現(xian)(xian)(xian)實(shi)(shi)。隨(sui)著虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)現(xian)(xian)(xian)實(shi)(shi)技術(shu)的(de)發展，我(wo)們可以模(mo)(mo)擬(ni)(ni)(ni)出任何的(de)實(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)模(mo)(mo)型(xing)，也可以構造柔體(ti)(ti)(ti)(ti)模(mo)(mo)型(xing)，用他們構成近(jin)乎逼真的(de)現(xian)(xian)(xian)實(shi)(shi)。虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)現(xian)(xian)(xian)實(shi)(shi)是一種(zhong)體(ti)(ti)(ti)(ti)驗(yan)，需要體(ti)(ti)(ti)(ti)驗(yan)的(de)人們就是虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)現(xian)(xian)(xian)實(shi)(shi)的(de)用戶(hu)。所以虛(xu)(xu)(xu)擬(ni)(ni)(ni)現(xian)(xian)(xian)實(shi)(shi)是一個(ge)接地氣、應(ying)用廣泛的(de)技術(shu)。

　　虛(xu)(xu)擬(ni)現(xian)(xian)實在醫(yi)療方面(mian)的應(ying)用也是(shi)很重要的。虛(xu)(xu)擬(ni)手術(shu)，精準醫(yi)療都需要虛(xu)(xu)擬(ni)現(xian)(xian)實技(ji)(ji)術(shu)的支持。例如，把(ba)病(bing)人的大腦用虛(xu)(xu)擬(ni)現(xian)(xian)實技(ji)(ji)術(shu)建模，用3D技(ji)(ji)術(shu)打(da)印出來(lai)，醫(yi)生在虛(xu)(xu)擬(ni)環境(jing)下先行操練，然后再給病(bing)人做(zuo)手術(shu)，這可以(yi)定制(zhi)個性(xing)化的手術(shu)方案(an)，對提(ti)高手術(shu)成(cheng)功率(lv)大有幫助。

　　虛(xu)擬現(xian)實也可以應用在商(shang)業領域，遠程(cheng)電子購物時，如果(guo)把虛(xu)擬現(xian)實用進去，看(kan)到(dao)的是一(yi)個近乎(hu)真實的東西，并可以體驗。此外，在國防、虛(xu)擬社(she)交、娛樂(le)方(fang)面，VR也有重要應用。

　　虛擬現(xian)實在教育(yu)上的應(ying)用在國內外都是(shi)成(cheng)功的典范。教育(yu)本身(shen)就是(shi)一種“知與行”共同前(qian)進(jin)的事情(qing)，認識來自(zi)實踐，學習需要體(ti)驗。

　　在(zai)現代(dai)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)技(ji)術(shu)的(de)發展上，我們經歷了基(ji)于(yu)廣(guang)播電視的(de)遠程學(xue)習(xi)(xi)D-Learning、基(ji)于(yu)電腦和互聯網(wang)的(de)電子學(xue)習(xi)(xi)E-Learning，以及利用現代(dai)通信(xin)(xin)終端(duan)設備進(jin)行移動學(xue)習(xi)(xi)的(de)M-Learning階段。這(zhe)些(xie)教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)技(ji)術(shu)的(de)發展，分(fen)別(bie)實現了教(jiao)(jiao)師與學(xue)生(sheng)的(de)時(shi)(shi)空(kong)分(fen)離(li)、遠程的(de)面授(shou)教(jiao)(jiao)學(xue)、隨(sui)(sui)時(shi)(shi)隨(sui)(sui)地進(jin)行自(zi)由的(de)學(xue)習(xi)(xi)等教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)改革，是信(xin)(xin)息時(shi)(shi)代(dai)新技(ji)術(shu)對傳統教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)一(yi)次又(you)一(yi)次的(de)沖擊(ji)。然而，這(zhe)些(xie)沖擊(ji)并未(wei)撼動目前的(de)傳統教(jiao)(jiao)育(yu)(yu)。

　　現(xian)(xian)在(zai)人們在(zai)推MOOCs，MOOCs是(shi)(shi)通(tong)過(guo)網絡教(jiao)(jiao)導(dao)學(xue)(xue)生的課(ke)程(cheng)，一個教(jiao)(jiao)授可給(gei)數千萬名學(xue)(xue)生上課(ke)。MOOCs將(jiang)最好的課(ke)程(cheng)送(song)到了“渴望學(xue)(xue)習”的人們面前，解(jie)決了資源共(gong)享，商(shang)業化(hua)運作(zuo)成(cheng)功。但(dan)是(shi)(shi)，和傳統(tong)教(jiao)(jiao)學(xue)(xue)比較，MOOCs授課(ke)不能解(jie)決教(jiao)(jiao)學(xue)(xue)內(nei)容和知識的可視化(hua)，它的教(jiao)(jiao)學(xue)(xue)過(guo)程(cheng)缺乏情(qing)境(jing)，沒有(you)沉浸感(gan);教(jiao)(jiao)學(xue)(xue)過(guo)程(cheng)缺乏交互(hu)(教(jiao)(jiao)師與(yu)(yu)學(xue)(xue)生、學(xue)(xue)生與(yu)(yu)學(xue)(xue)生、學(xue)(xue)生與(yu)(yu)環(huan)境(jing));教(jiao)(jiao)學(xue)(xue)模(mo)式及(ji)評價方法有(you)待提高。而虛擬(ni)現(xian)(xian)實在(zai)這些方面能實現(xian)(xian)交互(hu)、沉浸感(gan)，所以(yi)虛擬(ni)現(xian)(xian)實是(shi)(shi)教(jiao)(jiao)育領域(yu)取得(de)新變革(ge)的重要技術(shu)。

　　V-Learning帶來教(jiao)育界新革命(ming)

　　從人(ren)類知識的(de)(de)獲取來(lai)看，來(lai)自(zi)視(shi)覺的(de)(de)認知信息占83%，其余感官(guan)的(de)(de)獲取量(liang)占17%，而且視(shi)覺信息持(chi)久(jiu)性更長(chang)。近年(nian)發展起來(lai)的(de)(de)可視(shi)化技(ji)術(shu)和虛擬現實技(ji)術(shu)為教(jiao)學(xue)教(jiao)育提供了(le)新的(de)(de)方法。

　　沿襲教(jiao)育技術的發展，我們把基于虛擬現(xian)實與可(ke)視(shi)化技術的教(jiao)育叫(jiao)做V-Learning。這種虛擬學(xue)(xue)習是(shi)用可(ke)視(shi)化的方法表述學(xue)(xue)習內容(rong)，在虛擬現(xian)實環境中(zhong)交互學(xue)(xue)習。V-Learning的推進(jin)，將有(you)效(xiao)地改善教(jiao)學(xue)(xue)的可(ke)視(shi)化、興趣化、互動教(jiao)育，進(jin)而(er)提升學(xue)(xue)生素質培(pei)養，能力(li)培(pei)養，帶動中(zhong)國(guo)教(jiao)育理念(nian)、教(jiao)育方法、教(jiao)學(xue)(xue)方式的革命。

　　在虛擬現實(shi)(shi)(shi)應(ying)(ying)用方面(mian)，VR應(ying)(ying)用在體(ti)驗上做得都比較(jiao)好。V-Learning是(shi)基于(yu)虛擬現實(shi)(shi)(shi)及可視化技(ji)術的(de)(de)(de)新型教(jiao)育(yu)教(jiao)學(xue)(xue)(xue)模式(shi)，從D-Learning發展到V-learning，是(shi)觀念和(he)技(ji)術的(de)(de)(de)進步。與前(qian)三個(ge)階(jie)(jie)段相(xiang)比，V-Learning最主要的(de)(de)(de)特點(dian)是(shi)體(ti)驗，由于(yu)設備不同，體(ti)驗式(shi)的(de)(de)(de)教(jiao)學(xue)(xue)(xue)內容、教(jiao)學(xue)(xue)(xue)方式(shi)、教(jiao)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗手段、教(jiao)學(xue)(xue)(xue)管理(li)都不一樣，對學(xue)(xue)(xue)生的(de)(de)(de)測評也應(ying)(ying)該(gai)進入(ru)另一個(ge)階(jie)(jie)段。

　　V-Learning主要(yao)的(de)(de)問(wen)題是教(jiao)學(xue)(xue)(xue)內(nei)容(rong)的(de)(de)改(gai)革(ge)，以及教(jiao)學(xue)(xue)(xue)過(guo)程(cheng)的(de)(de)改(gai)革(ge)、教(jiao)學(xue)(xue)(xue)效(xiao)果(guo)的(de)(de)評價。教(jiao)學(xue)(xue)(xue)內(nei)容(rong)是知(zhi)識可視(shi)化方法(fa)，完成數(shu)字(zi)教(jiao)學(xue)(xue)(xue)資源的(de)(de)建模(mo)方法(fa)。基于(yu)三(san)維實體掃描、醫學(xue)(xue)(xue)影像數(shu)據、參(can)數(shu)方程(cheng)、序列圖像的(de)(de)生(sheng)產，也可以模(mo)型共(gong)享下載，3D打印技術完成實物教(jiao)學(xue)(xue)(xue)資源的(de)(de)生(sheng)成方法(fa)，組織開展知(zhi)識的(de)(de)可視(shi)化方法(fa)和可視(shi)化技術的(de)(de)研究，形成一套(tao)行之有效(xiao)的(de)(de)教(jiao)學(xue)(xue)(xue)虛擬模(mo)型資源庫(ku)和運(yun)行平臺系統。

　　推廣虛(xu)擬(ni)教育須多方合作

　　結合中小(xiao)學(xue)(xue)的學(xue)(xue)習(xi)(xi)和創新(xin)，我們研(yan)(yan)制了一(yi)個維樂(le)(WiLe)學(xue)(xue)習(xi)(xi)系統，即VirtualReality Visualisation和起(qi)來兩個V，構成了Wi，學(xue)(xue)習(xi)(xi)環境是LE，即LearningEnvironment。它可(ke)以為基礎教育提供一(yi)種基于虛(xu)擬(ni)現(xian)實(shi)和可(ke)視(shi)化的教學(xue)(xue)技術學(xue)(xue)習(xi)(xi)方法。這也是研(yan)(yan)究面向現(xian)代教育的虛(xu)擬(ni)現(xian)實(shi)的理論(lun)和方法，解決現(xian)實(shi)中的關鍵技術問題。

　　在數學(xue)(xue)(xue)學(xue)(xue)(xue)習(xi)中，函數和(he)幾何(he)(he)模(mo)(mo)型(xing)的(de)關聯需(xu)要充分(fen)的(de)想(xiang)象力，但是在維樂(le)系統，數學(xue)(xue)(xue)公(gong)式和(he)它的(de)模(mo)(mo)型(xing)是系統計算顯示來的(de)，改變(bian)有關參數，展示出模(mo)(mo)型(xing)就發生了變(bian)化。數學(xue)(xue)(xue)問題可(ke)(ke)視化，虛(xu)擬(ni)交互改變(bian)了原來的(de)學(xue)(xue)(xue)習(xi)數學(xue)(xue)(xue)僅憑想(xiang)象。通過軟件學(xue)(xue)(xue)習(xi)立(li)體幾何(he)(he)學(xue)(xue)(xue)，并(bing)演示各(ge)個形(xing)狀及其公(gong)式。學(xue)(xue)(xue)習(xi)物(wu)理的(de)電(dian)磁(ci)(ci)學(xue)(xue)(xue)，學(xue)(xue)(xue)生可(ke)(ke)在攝(she)像頭前(qian)擺出手(shou)(shou)勢，程序可(ke)(ke)識別手(shou)(shou)勢并(bing)在3D場景內生成手(shou)(shou)部模(mo)(mo)型(xing)，學(xue)(xue)(xue)生可(ke)(ke)用手(shou)(shou)與磁(ci)(ci)場進行虛(xu)擬(ni)交互，旋轉虛(xu)擬(ni)磁(ci)(ci)鐵模(mo)(mo)型(xing)，觀察電(dian)磁(ci)(ci)變(bian)化。

　　通(tong)過(guo)(guo)虛(xu)擬系統，可(ke)以精(jing)細地觀察(cha)人(ren)體(ti)(ti)結構，演繹(yi)生命現象。我們(men)通(tong)過(guo)(guo)體(ti)(ti)感設備捕捉人(ren)臉正面(mian)深(shen)度信息，提取特征(zheng)點驅動(dong)(dong)模(mo)板(ban)人(ren)臉面(mian)皮(pi)(pi)三(san)維變形(xing)，得到用戶的(de)三(san)維頭(tou)部(bu)信息，另外提供候(hou)選發型模(mo)板(ban)多(duo)套，可(ke)進行交互(hu)添加，生成(cheng)用戶本身(shen)的(de)三(san)維頭(tou)像(xiang);可(ke)觀察(cha)人(ren)體(ti)(ti)頭(tou)部(bu)器官不(bu)同尺度下(xia)的(de)三(san)維模(mo)型，包(bao)括面(mian)皮(pi)(pi)、肌(ji)肉、血(xue)管、大腦(nao)皮(pi)(pi)層以及顱骨等(deng)，并在旁(pang)以浮動(dong)(dong)文(wen)字、圖片、視(shi)頻等(deng)資(zi)料展(zhan)現頭(tou)部(bu)相關知識點;依據科學(xue)成(cheng)果，對大腦(nao)功(gong)能分區(qu)進行不(bu)同顏色的(de)劃分，通(tong)過(guo)(guo)體(ti)(ti)感設備對人(ren)體(ti)(ti)動(dong)(dong)作進行識別，顯示(shi)對應大腦(nao)功(gong)能分區(qu)。

　　類似這(zhe)樣的(de)(de)應用(yong)還有很多(duo)。從構建(jian)V-learning學習環(huan)境與推(tui)廣(guang)的(de)(de)難點來看(kan)，包括內(nei)容(rong)上的(de)(de)問題(ti)，硬件(jian)上的(de)(de)問題(ti)，軟件(jian)上的(de)(de)問題(ti)。舉例(li)來說，數學課程(cheng)所用(yong)的(de)(de)虛擬(ni)現實系(xi)統(tong)和歷史課程(cheng)用(yong)的(de)(de)虛擬(ni)現實系(xi)統(tong)并不一(yi)樣，因此做(zuo)這(zhe)些事心(xin)要(yao)沉(chen)得(de)下去，而不僅僅是(shi)炒概念。而且(qie)還有一(yi)個循序(xu)漸進的(de)(de)過程(cheng)，開始容(rong)易(yi)，慢(man)(man)慢(man)(man)再深入就需要(yao)攻堅破難了(le)。

　　虛擬(ni)(ni)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)育(yu)(yu)很好(hao)，但(dan)需(xu)要(yao)得(de)到政(zheng)(zheng)府(fu)引導，破舊立新，需(xu)要(yao)有(you)敢為(wei)天下先勇(yong)氣(qi)。虛擬(ni)(ni)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)育(yu)(yu)是(shi)一場(chang)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)育(yu)(yu)革命，教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)師(shi)應(ying)該是(shi)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)育(yu)(yu)革命的(de)主力軍(jun)。虛擬(ni)(ni)教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)育(yu)(yu)是(shi)一場(chang)技術革命，教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)育(yu)(yu)信息化的(de)發展新階段(duan)，公司(si)要(yao)投入，既要(yao)有(you)技術上的(de)創(chuang)新，也要(yao)進行商(shang)業化運作(zuo)。這(zhe)是(shi)利國利民利己的(de)好(hao)事(shi)，大家(jia)會有(you)極大的(de)熱(re)情。簡言之，專業教(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)師(shi)、政(zheng)(zheng)府(fu)、公司(si)三方面結合起來，才(cai)能讓V-Learning取得(de)比較滿(man)意(yi)的(de)成果。

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