讀古今文學網 > 虛擬現實:萬象的新開端 > VR的用途 >

VR的用途

人們經常問我的最常見的一個問題就是:「VR的殺手級應用程序是什麼?是遊戲程序嗎?」

即使在撰寫本書時,VR的故事也才剛剛開始,所以我仍然期待VR應用程序給我帶來驚喜,但我們在20世紀80年代創造的應用程序一次又一次地重現。我懷疑它們最終可能會成為人們心目中的殺手級應用程序,或至少具有致命的魅力。

我將以我們合作夥伴的類型來分類我們在VPL開發的應用程序。VR是關於合作關係的。VPL具有煽動性和促進性,但它並不孤單。

(我們還有幾個特殊的合作夥伴,他們不僅涉及VR的具體使用,還涉及很多不同的應用程序。有的是學術部門,有的是初創公司。有一些比較突出的曾經是客戶、合作者、旅伴以及合作發明人:美國國家航空航天局[2]、華盛頓大學[3]、北卡羅來納大學[4]和另一家初創公司Fakespace[5]。勉強提及對這個故事如此重要的人物和地點,我覺得是遠遠不夠的,但我至少可以給出一些提示。)

圖16–1 永不服輸的薩莉·羅森塔爾(Sally Rosenthal)通過VPL的手套,使用美國國家航空航天局20世紀80年代的虛擬環境系統。這個頭戴設備和整個系統都由VR先驅人物斯科特·費希爾和他的團隊設計。

我們現在來談談其他一些更專業的合作夥伴和客戶,以此瞭解為什麼有人會在20世紀80年代花費數百萬美元購買VR設備。

外科手術訓練

喬·羅森(Joe Rosen)是一名再造整形外科醫生,VPL時期,他在斯坦福大學工作,現在在達特茅斯學院。他曾經是一名雕塑家,對身體有很好的感覺。他在藝術界感到如魚得水,曾為馬克·波林(Mark Pauline)再造被爆炸毀掉的手,因而聲名大噪。馬克·波林是臭名昭著的生存研究實驗室背後的推手,這是一家研究被機器強化了的豚鼠的機構。

最初,喬和我在他的「神經芯片」項目上合作。這是世界上第一個假肢神經。當神經束被切斷並重新加入時,他們會用錯誤的映射來進行治療。個別神經連接到錯誤的目的地。因此,雖然整體已經治癒,但大腦仍需花費多年時間來學習如何處理這種混亂感。我們的計劃就是,在神經治癒的路徑上放置一個帶孔的硅芯片,再讓芯片重新正確地映射神經。但我們怎樣才能找到正確的連接呢?

我們設想的情景是通過神經芯片治癒神經束,從而將患者被截肢的手重新接上。(不幸的是,被截肢的患者經常出現在喬的手術室裡。)患者會戴著一個數據手套,當他試圖彎手或握拳時,手套會詳細檢測實際發生的情況,算法會自適應地重新映射芯片裡的神經信號,直至手開始按照患者的意圖做出反應。

圖16–2 喬·羅森博士和安·拉斯科。喬即將嘗試我們的頂級VR頭戴設備,即VPL眼機HRX。

這項工作超越了時代,雖然喬做出了芯片,並且在原則上證明了這一點,但它並沒有走得太遠。

隨後,喬、安·拉斯科和我製作了第一個實時手術模擬器,即一個虛擬的膝蓋。這項工作最終被分拆到另一家初創公司,而這家公司最終演變成一家所謂的醫療信息公司,轉手賺了數十億美元,最終成為輝瑞公司的一部分。但那是在我參與項目之後很久才發生的。

第一個手術模擬器更像是一個概念的證明,而第二個更具挑戰性。第二次是一個膽囊手術,我們的醫療合作者是裡克·沙塔瓦上校(Rick Satava),他是一名部隊醫生,在美國國防部高級研究計劃局(DARPA)啟動了一項非常有影響力的醫學VR研究計劃。

在我開發的所有虛擬世界中,我最滿意的就是這些手術模擬器。

第35個VR定義: VR可以將訓練模擬器用於任何領域,而不僅是飛行領域。

信風

日本與早期的VR文化有著特殊的聯繫。斯科特·費希爾尤其喜歡去日本。部分原因在於日本文化具有異國情調,頗能代表我們在實驗室發現的奇特新世界。在燈火輝煌的夜晚,漫步在新宿街頭,就像是置身於未來的虛擬世界。早期的賽博朋克作品,尤其是威廉·吉布森(William Gibson)的作品和《銀翼殺手》(Blade Runner)中就有很多日本元素。

日本人也很喜歡虛擬現實。日本各地都有很棒的早期VR實驗室,令人歎為觀止。亨利·富克斯和我曾對虛擬現實研究進行了分類,如單人VR、多人VR、增強VR、非增強VR、觸覺VR、非觸覺VR等,但我們無法將「日本的奇怪實驗」單獨歸類,他們總是在不斷推出最奇特的項目。

有一次我在京都談論VR時開玩笑說,生產虛擬食物簡直比登天還難,「想想要用促動器就讓人覺得噁心。你要在嘴裡放一個黏糊糊的機器人異物,來模擬不同的食物紋理,並在你咀嚼時釋放出美味的化學物質」。

一年後,我收到了來自日本某大學實驗室的消息。這家實驗室是VPL的客戶之一。「我們很高興地宣佈,我們最近研發的成果可以使人產生噁心感。」毫無疑問,他們已經開發了這種裝置原型,每次演示後都需要進行三種形式的殺菌消毒。我不知道現在進展到哪一步了,但起碼這個發明在音樂視頻中有點用處。

VPL在東京有個展廳,來訪者都是日本文化和技術界最有趣的人士。我們以前在日本上過很多次電視節目。有點尷尬的是我們的產品質量沒有達到日本標準。和日本人比起來,我們太懶散了。

讓我驚訝的是,在早期VR產品中,最賺錢的產品之一是日本的廚房設計工具。這款工具是我們與工業巨頭松下公司合作開發的,我們還在東京的一個高檔廚房展廳搭建了VR體驗區。松下會派專門的團隊將現有廚房數字化,之後消費者可以在VR中體驗各種可能的廚房改造。

其中最難的部分是調整眼機的鬆緊度,以免弄亂前來體驗全新虛擬廚房改建的女士的昂貴髮型,而這些體驗全都花費不菲。之前,對所有VPL工程師來說,所謂的髮型問題毫無意義。廚房設計模擬器實現了贏利,使用了好幾年,直到VPL解體,無力提供支持後才停止。

第36個VR定義:在正式改變現實世界之前進行嘗試。

我們在巴黎有一家經銷商,其華麗展廳正對著埃菲爾鐵塔,中間隔著塞納河。在來來往往的顧客頭頂上,高懸著一個玻璃櫃,一位來自米蘭的穿著入時的年輕模特一直在沒插電源的蘋果計算機上敲打鍵盤,進行展示。直到現在,我都不太能理解這種法國時尚。

我們通過在法國的關係,最終與石油勘探技術公司斯倫貝謝(Schlumberger)達成合作。其中一位斯倫貝謝員工的孩子還曾在VPL工作了一段時間。我們兩家公司共同開發了早期的可視化地理數據融合模型。通過這一模型,你只需在油田上空環繞,就可以模擬不同的鑽井策略。現在看起來很普遍,但在當時十分新穎和震撼。

我們的客戶還包括各大城市。我們為迅猛發展的新加坡建立模型,進行城市規劃,而這一模型就是受前文中所說的虛擬西雅圖的啟發。我們與德國大學的傑出研究團隊以及我們在德國的合作夥伴ART+COM合作,幫助柏林在柏林牆倒塌之後規劃修復工作。我相信,這些柏林渲染模型是最早具有實時陰影和倒影的虛擬世界。我們後來將其中的一個柏林地鐵模型用於設計「環球虛擬恐怖世界」,火車大小的巨蟒潛行其中,對人類發動攻擊。

第37個VR定義:一種盡可能清楚地顯示數據的儀器。

我們的美國項目

我們曾幫助波音公司建立機艙設計、現場維護和生產線設計模擬器。波音後來成為混合現實,也就是所謂的「增強現實」的早期關鍵驅動者之一。

我們還協助福特和其他汽車製造商利用VR建立設計原型,現在這種做法早已在汽車行業得到普及。我們也與火車和船隻設計公司達成了類似合作。運輸通常是我們一年中合作最多的領域。過去20年你所乘坐的每一輛商用車輛都採用了VR原型。這可是個默默無聞的殺手級應用,還是個連環殺手級應用。

我們的客戶之一是一家擁有巨大商業機密的製藥公司。他們曾計劃推出名為百憂解的藥物,這是首個轟動一時的抗抑鬱藥。

我們參與設計了一個虛擬世界,向精神病醫生介紹百憂解的工作原理。戴著眼機的醫生坐在一個模擬的咨詢室裡,情緒低落的虛擬病人斜靠在沙發上。這個項目中的人像渲染要用到當時最大絕對值的計算機繪圖能力,不過幸好我們的客戶負擔得起。我們成功設計出一個看起來很鬱悶的病人,對此我很自豪。

圖16–3 VPL的喬治·扎卡裡在試用駕駛模擬器。

嗒嗒聲之後,參與其中的精神病醫生成為電影《神奇旅程》(Fantastic Voyage)中的一員。縮小後的醫生穿過患者的虹膜,經過視神經,進入大腦,之後在那兒變得更小。我們會將他帶到一個突觸,他可以抓住一個百憂解分子,將其推入受體,使其發揮化學作用。這可能是當時最具野心的虛擬世界了,它將化學模擬和其他難題融為一體。

我沒有想到的是,自己之後會在每年的精神病醫生大會上度過疲憊又奇異的幾天,將這些世界上頂尖的精神病醫生縮小並置於虛擬世界中。這種情形比VR本身更加離奇。在那幾天裡,他們中有一半人看起來像是弗洛伊德的冒名頂替者。

第38個VR定義:在廣告裡吸引人們的一種終極途徑。讓我們希望VR盡可能避免這一點吧。

我曾懷疑我們有趣的小型促銷世界能否對抑鬱症患者有治療作用,而事實證明,VR最終被用來治療抑鬱症了。

士兵和間諜

起初我對軍事合同很謹慎,對此我也有充分的理由。其中之一是大多數維普人認為自己是和平主義者,而我也擔心和軍事機構的合作會陷於缺少創新的機械循環。合同是為了達成事先商定的目標,可VR剛剛出現,我們無法提前得知自己的目標是什麼,一切都只能說是信仰的巨大飛躍。

儘管如此,我們還是學會了假裝知道自己在做什麼,並且與美國國防部高級研究計劃局和其他軍事機構簽訂了幾個合同,創造了當時史無前例的瘋狂的東西,但我目前還無法對此進行具體說明。

遇到的軍人越多,我就越尊重他們。軍隊裡不乏非常慷慨和聰明的人。

我還見識到軍隊對高科技工具有多麼著迷。我擔心我們VPL的技術不能增強軍隊,反而會削弱他們,但我不知道如何表達這種顧慮,並使他們瞭解。向技術愛好者說明這種顧慮直到現在都很難。無論人們怎麼看待和平主義,沒有人想要一支不夠強大的軍隊。我一直擔心人們可能有點過於吹捧高科技工具。

有些項目涉及VR中複雜的數據可視化,以便於理解。當然,我不會說這些數據具體是什麼。

如果你將複雜數據變成一個虛擬世界,比如可以漫遊的宮殿或是可以遊覽的城市,你的大腦會記得更多,注意到更多。在印刷術之前,世界各地的文化就已經進化出「記憶藝術」了,人們通過想像宮殿或其他地方來放置記憶。在歐洲,這種方法被稱為「記憶宮殿」[6]。你可以在假想的宮殿牆壁上,在漂亮的框架內標記需要記憶的事實。澳大利亞原住民可能設計了最精緻的方法,它被稱為「歌之版圖」。通過記憶地形,你的大腦得以優化。當我們將複雜的記憶轉化為領土時,我們就征服了它。

第39個VR定義:「記憶宮殿」的數字實現方法。

這一方法也被用於幫助有記憶障礙的退伍軍人,以便他們用更堅定的步伐迎接新的記憶。[7]

第40個VR定義:認知增強的通用工具。

我們通過軍隊認識了行政執法人員。我們為聯邦調查局設計了工具,幫助他們找出威脅公共活動的狙擊手所在的可能位置。到目前為止,最難的部分是早期如何在計算機中建立精確的城市模型。對此我們主要依賴測量人員。

第41個VR定義:信息時代戰爭的訓練模擬器。

雖然上述應用獲得了成功,但同時也揭示了負面的可能性。另一個機構看到演示後問我是否可以選擇攝像頭的安裝位置,從而用最少的攝像頭持續監視城市中遊蕩的個人。我的回答是當然可以。

之後就是同樣的問題,但角色進行了反轉。如果國外的城市也安裝了攝像頭,可以持續跟蹤個人,我們的間諜在未來還能否發揮作用,怎樣才能避免被跟蹤?

我對客戶的建議是侵入國外網絡,造成成千上萬個間諜同時存在的假象,這樣,對方就需要時間確定哪個才是真實信號。分散注意力是佔領先機的老套思路,也是目前的常規戰略之一。

(後來,我為電影《少數派報告》設計了一個場景:男主人公在逃離警方追捕時,他的影像被投影到他所經過的每一個廣告牌上,這樣警方就可以輕而易舉地掌握他的動態,每個人都可以。我在一次腳本會議上就用了這個技術模型。)我們的秘密客戶很喜歡我的建議。毫無疑問,這是一次成功的展示。但當我離開時,突然間產生了懷疑,就像當你徒步旅行時,腳步突然變得不夠堅定,而你面前恰好就是一條深深的裂縫。我們需要停下腳步,認真地想一想。

如果數字網絡可以用來隱藏真相,甚至可以在公開的信息流中高效地做到這一點,那麼我們憑什麼確信網絡會全心全意地為整個真理事業服務呢?

不過還是讓我們回到早期VR應用的快樂故事中吧。

人物

我們可能是最早的運動捕捉產品供應商,我們研發了DataSuits,並將其出售給娛樂業中的各色人員。這比任何人工渲染的逼真的計算機顯示影像(CGI)電影角色都要早得多,但它們在當時仍有可用之處。

例如,有個只播了幾集的電視遊戲節目,參賽者會穿著DataSuits來控制火柴人拿東西,我不記得是什麼東西了,不過這個想法值得再嘗試下。

我們當時還有個奧運項目,打算在VR中創造一項新的體育運動。這在當時還為時過早,但現在也值得重新考慮。

我們建立了主題公園原型,主要依賴環球影業的資助,可惜沒有一個原型完美到可以佈局真實場景。我們的主要合作者是電影導演亞歷克斯·辛格(Alex Singer)。他後來利用全息甲板拍攝了《星際迷航:下一代》劇集。我很喜歡去現場拜訪他。這可能是最後一部兼具人性、創造性和樂觀精神的科幻劇集了。

圖16–4 利用眼機HRX的滑雪模擬器

直到蘭迪·波許(Randy Pausch)[8]與迪士尼合作之後,VR才得以真正運用到主題公園的設計中,面向大眾。在VPL時代,蘭迪正在弗吉尼亞大學擔任教授。我們當時私下裡認為,VR將成為一種新的語言。(你們可能之前聽說過蘭迪,不過不是關於他在VR領域的工作,而是他著名的演講「最後一課」,它講述了如何體面地生活和面對死亡。蘭迪和我的年紀差不多大,但他2008年就因胰腺癌去世了,像一位塵世的聖人離世。)

當時很少有人嘗試將VR應用於劇院。喬治·科茨(George Coates)設計了用薄布隔開的傾斜舞台,創造出現場演員在虛擬世界四處行走,與虛擬事物互動的幻覺。他把舞台設在隱蔽在舊金山早期一棟摩天大樓內的教堂般的空間中,效果令人著迷。雖然我們的數字工具在放映期間經常出現問題,來自VPL、美國國家航空航天局和硅圖公司的人員會私下將設備偷偷轉送給他,並協助編程。

傑瑞·加西亞(Jerry Garcia)[9]的女兒安娜貝勒(Annabelle)曾在感恩而死樂隊演唱會上用數據手套和我們在外科手術模擬研究中所用的手骨,投射出一個巨大的骷髏手。她說,她喜歡看歌迷的目光都注視和跟隨著骷髏手,就像小貓盯著鐘擺。

我們與吉姆·亨森(Jim Henson)[10]合作,設計了名為沃爾多(Waldo)的簡單計算機繪圖木偶原型。(沃爾多後來經過裝扮,比原型要別緻得多。)在我們的實驗室裡與木偶師合作很有趣。我喜歡在紐約參觀雜亂喧鬧的亨森木偶工作室。我們從那裡學到了很多角色和表達相關的知識,他們也從我們這裡學到了不用記住特定的攝像機觀察視角,直接設計虛擬角色的全新怪異理念。除此之外,吉姆還是個特別可愛的人。

第42個VR定義:數字木偶戲。

圖16–5 我教吉姆·亨森的木偶彈奏錫塔爾琴,我旁邊是木偶師戴夫·戈爾茲(Dave Goelz)。

我們也有一些稀奇古怪的客戶。有一年冬天,我乘坐私人飛機去加拿大,與聖蘇瑪麗的歐及布威部落的長老會面,評估VR能否用於保護他們的語言。他們的語言基於對部落神話事件的隱喻,不太適合通過字典進行保存。(這次經歷間接地啟發了《星際迷航:下一代》的編劇,這部劇中有一集講述了面臨類似問題的外星人種族。)

我對VPL最滿意的一點就是拜訪客戶和合作夥伴。無論發生了什麼,VPL都成功完成了自己的核心任務,那就是發起和推動VR應用。

其他

上述內容中消費者級別的VR應用很少,原因很簡單,VR對消費者來說不夠便宜。不過我們也做了一些努力。最著名的可能就是之前提到的威力手套。

我們建立了有趣的消費者體驗原型,之前沒有推出過,之後可能也看不到了。我們利用舊的Amiga計算機、3D眼鏡(3D電影或電視所用的眼鏡,比眼機簡單和便宜得多)以及威力手套,獲得了介於彈球和壁球之間的體驗。但是Amiga不夠用,事實證明,其他家用計算機也不行,直到16位彩色計算機的到來及時拯救了這個項目。

我們還創造玩具原型。我們將VR中映射的泰迪熊命名為「大鼻子」,部分原因在於它的鼻子上有傳感器,另一個原因是VPL早期有個叫鼻子的logo(V看起來像是朝上看的眼睛側面,P像耳朵的耳郭,L則像是伸出拇指的拳頭)。

揚的3D建模器成為獨立產品,也就是Mac上的第一個3D設計工具:Swivel 3-D。這個產品之後被分離出來成立了Paracomp公司,後來該公司與擁有Mac上第一個動畫編輯器的Macromind合併。合併後的公司Macro-media最終又被Adobe收購,因此那裡只保留了很小一部分VPL。Swivel仍然是我最喜歡的3D設計工具,雖然它現在已經不在任何計算機上運行了。

我們曾向投資者承諾獲得專利,因此提交了專利申請。VPL專利一直是個存在爭議的問題。一方面,新興的黑客理想主義蔑視知識產權這一想法;另一方面,我們很早就將VR用於現實,能夠申請很多VR相關的基本專利。比如還沒有人描述過如何連接同一世界的不同人物,如何將計算機角色與人的動作聯繫在一起,或如何像拿實物那樣拿起一個虛擬物品。

我的黑客朋友不希望我們申請這些概念的專利,投資者則希望我們盡可能積極地提交申請。最終,我們想出了一個有趣的折中辦法。

我們確實申請了專利,但我們全面詳細地列出了所有的源代碼,這樣就沒有了商業秘密。一方面,擁有這些專利的人可以進一步挖掘代碼,進行新的專利申請,太陽微系統公司收購VPL後就是這樣做的。

另一方面,我們完整地介紹了我們的做法和工作內容。這意味著任何人如果想基於我們的知識產權開展工作,都會知道他們所需的一切。這有點類似於我們在開源的同時也受知識產權的驅動。

這種方式是否奏效?在當時不算奏效。這些專利被認為具有很高價值,人們執著於爭奪專利的所有權,可是過度的爭執也很可能破壞了很多機遇。

現在,VPL專利已經全部到期了,這些都是歷史了。

[1] 當然,在麻省理工學院時,是瑪格麗特·明斯基把我介紹給斯科特·費希爾的。他到了西部,在硅谷成為美國國家航空航天局艾姆斯研究中心的研究員。他計劃創建一個傑出的VR實驗室。實際上,斯科特最喜歡的術語是「虛擬環境」。他的實驗室的工作是那個時代的標誌性工作。他製作了自己的頭戴顯示器,並出售了第一批VPL手套。斯科特後來在南加州大學創辦了一個系,並在那裡任教。

[2] 湯姆·富內斯是VR領域的另一個關鍵人物。他一直在空軍部隊研究模擬器、平視顯示器等與VR類似的技術,後來決定進入大學。他在位於西雅圖的華盛頓大學創辦了一個偉大的實驗室,也就是HITLab。這個實驗室的成員意氣相投,實驗室和VPL之間達成了各種各樣的合作。本書開篇提到的那個讓我的手變得巨大的虛擬西雅圖,就是在HITLab編寫的,但手的尺寸錯誤跟他們沒有關係。

[3] 我獲得過各種獎項和榮譽,為此我感到十分榮幸,但最讓我感到激動的就是在北卡羅來納大學的實驗室看到他們使用VPL的設備。我所期望的事情正在發生。通過提供基本工具,我們可以加速學術研究的進步。

[4] 其他小型VR公司在20世紀90年代初湧現。他們一般都是我們的合作夥伴和競爭對手,雖然沒有其他人會瘋狂到製造和銷售整個VR系統,但多年後,這種製造和銷售終於得以實現。我最喜歡的是Fakespace,這家公司由馬克·博拉斯和伊恩·麥克道爾(Ian McDowall)創辦。他們製造了一種安裝了微型起重機的VR頭戴設備,其性能有點像眼機。他們還和VPL一樣,與有趣的客戶合作,有時還與我們合作。

馬克繼續擔任南加州大學的教授,在二十幾歲年輕人的復興時代中起到了至關重要的作用。他設計了一款名叫FOV2GO的開源紙板智能手機支架,在谷歌發佈自己的版本的前幾年,將手機變成了一個基本的VR頭戴設備。(順便說一下,微軟也為此提供了幫助。)由於這個設備,VR的價格終於可以讓很多人接受了。馬克還讓他的學生設計了更多重要的頭戴設備,其中一些人繼續這項事業,創建了Oculus。

[5] 夏洛克·福爾摩斯也使用了這一方法,至少在康伯巴奇主演的電視劇版本中是這樣。

[6] 這一系列VR應用很少提及針對殘疾人的幫助。實際上我們做了很多工作,如手語手套、針對失語症患者的治療等,但我厭倦了圍繞VR和殘疾的大肆公關宣傳,所以最近我寧願只採取行動,而不再高談闊論。大肆宣傳非常容易,但它就像是藥物依賴,實際上可能成為資助者和相關組織堅持到底並最終發揮作用的障礙。

[7] 提到蘭迪時,我必須要提到他的博士生導師安迪·范達姆(Andy van Dam)。安迪是布朗大學計算機科學系的主任教師。他的學生們發明了我們的時代。本書中已經提到了其中幾位,比如安迪·赫茨菲爾德等,安迪的學生遍佈各個領域。

[8] 年輕的讀者可能不知道,傑瑞類似於感恩而死樂隊的領導者,雖然領導者這種詞與該樂隊的理念正好對立。讓我感到驚訝的是,互聯網出現後,我們的記憶反而消失了。年輕的時候,我知道了之前好幾代的音樂明星,如歌舞雜耍表演時代的伊娃·坦格伊(Eva Tanguay),她是Lady Gaga等明星的榜樣。現如今,和我一起工作的千禧一代甚至大多沒聽過感恩而死樂隊。對20世紀八九十年代的硅谷來說,這個樂隊可能比計算機還要重要。感恩而死樂隊與迷幻藥物相關,他們與觀眾建立了心靈連接,擁有非常熱情的支持者,許多支持者會跟著樂隊去各地觀看演出。(我自己不算是忠誠的粉絲,因為我是個局外人。)

[9] 吉姆·亨森,著名木偶大師,青蛙克米特、豬豬小姐等形象的製作者。

[10] Valve是讓VR進入二十幾歲年輕人的復興時代的公司之一。它可能是這一批公司中最具魅力的,讓我想起了我在VPL度過的大部分時光。這家公司也因Steam遊戲平台而聞名。