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推薦序

虛擬現實(virtual reality,簡稱VR),是利用計算機模擬產生一個三維空間的技術,為使用者提供視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓使用者可以身臨其境般及時地、沒有限制地觀察三維空間內的事物。VR是多種技術的綜合,包括實時三維計算機圖形技術,廣角(寬視野)立體顯示技術,對使用者頭、眼和手等的跟蹤技術,以及觸覺反饋、立體聲、網絡傳輸、語音輸入與輸出技術等。

幾十年來,VR技術已經深入人類生活的方方面面。憑借其技術和各類設備,人們可以暢遊電子遊戲中光怪陸離的幻想世界,或星際遨遊,或仗劍江湖;可以成為出色的全能音樂家,一個人組建一支樂隊;可以體驗最真實的電影場景,而不只是做一個觀眾;可以進入別人的夢想王國,最直接地感受別人的內心世界並和他互動。

VR不僅可以帶給我們頂級的娛樂體驗,還具有深遠的現實意義。通過VR實現的外科手術模擬器極大地提高了醫生的業務熟練度,對手術結果預測有十分重要的意義;VR在室內設計中的應用,幫助消費者在VR中體驗各種可能的家居功能和改造,這本書中提到的日本廚房設計工具就是一例;VR還可以用於能源勘探,書中提及的早期可視化地理數據融合模型就已經應用於開發不同的鑽井策略;城市規劃中,VR的應用廣泛而有效,它不僅能用於規劃建築修復,在高速公路和橋樑建設方面也有著非常廣闊的應用前景;VR還能用於各類運輸工具的設計開發,波音公司就是關鍵的「增強現實」的早期驅動者之一,而且我們所乘坐的每一輛商用車輛幾乎都採用了VR原型;VR在精神病學中的應用重點在於幫助醫生進入虛擬病人的身體,將抽像的精神問題轉化為具體形象的神經動作;VR在軍事工業中的應用謹慎而廣泛,虛擬環境的構建、創傷後應激障礙軍人的恢復性訓練中,都不乏VR的身影……

隨著VR在各個領域的應用日益廣泛、深入,承載VR的相關工具也得以發展進化。貫穿這本書的VR頭戴設備就是最基本也最重要的工具之一。頭戴設備利用頭部跟蹤來改變圖像的視角,體驗者的視覺系統和運動感知系統之間就聯繫了起來,感覺更逼真。體驗者不僅可以通過雙目立體視覺去認識環境,而且可以通過頭部的運動去觀察環境。但是這種視覺主導設備中幾乎不存在任何交互,從視覺主導過渡到信息時代,在VR中,一個人的眼睛越來越不重要。

VR數據手套的出現使體驗者可以與虛擬世界進行交互,並對其產生影響。通過VR手套,我們可以觸摸虛擬世界,用雙手對虛擬世界產生真實的影響。人類用雙手實現進化,虛擬世界也必須如此。但VR手套並不完美,也許最嚴重的問題就是手臂疲勞。此外,計算機速度不夠快,跟不上手部的移動速度,因此體驗者會下意識地大大減緩自己的動作,保證緩慢的傳感器和計算機圖形處理器能跟得上,大部分體驗者都會經歷時間扭曲。

當然,手不是人體唯一的輸入設備,傑倫·拉尼爾一直在嘗試用舌頭作為輸入設備。他相信人們很快就能學會控制舌頭界面,實現一次控制多個連續參數。舌頭的靈活性各不相同,但是大多數人的舌頭都可以大幅度變形,所以它有一天可能會成為指導虛擬世界中幾何設計過程的最佳方式。

不同於以上將視覺和觸覺等作為輸入途徑的方式,數據衣能帶給我們更為深刻和精準的體驗。當我們在VR中編織新的身體時,我們也將延展大腦,這會是虛擬世界冒險的核心,其最深刻的意義可能在於——與身體連接的大腦的大部分覺醒。

當前我國正處於深入實施《中國製造2025》,加快建設製造強國的重要時期。VR、產品和服務既是製造業新的戰略性發展方向,也是支撐製造業創新發展、模式轉變的重要手段。面對快速發展的VR和應用,我國需要更加重視它對實現製造業轉型升級的重要促進作用,加大政策支持力度,加速突破關鍵核心技術,力爭在製造業與VR的融合發展進程中,形成新的競爭力和競爭優勢。

國家製造強國建設戰略咨詢委員會