[观点 思想]虚拟现实+:赵沁平教授VR学术报告全文


 发布日期:2016-06-15 16:35:41    来源:华中师大澳门皇冠赌场          

郝振声:同志们,朋友们,大家早上好。给大家一个美好的晚年,然后崇拜一个早期的节日,明天是元宵节。今天是2016年的第二期。在第82期中央和国家机关,“强大的质量和绩效率”阅读活动主题论坛上,我们邀请了中国工程院院士,中国协会副主席。科学技术学院,北京航空航天大学教授。中国模拟学会主席,虚拟现实技术与系统国家重点实验室主任赵玉平教授,大家都欢迎他!赵玉平教授担任教育部副部长。他长期从事计算机软件和虚拟现实技术领域的科学研究。他主持了20多项国家科技重点,如国家自然科学基金,国家863计划,973计划和国家科技预研。规划项目。在中国,他首先开发了一个分布式虚拟环境。他带领团队开发了实时3D图形平台,分布式交互式仿真应用运行平台等虚拟现实基础软件,特别是他组织开发了战术指挥仿真培训系统,虚拟综合飞机驾驶舱设计评估系统,机械设备拆装维护培训体系,北京奥运会开幕式计划创意模拟和过程监控系统,国庆阅兵计划建立60周年立体演绎和决策系统。他是国家虚拟现实技术的最高领导者。今天,党委委员,国家新闻出版广播电影电视总局副局长孙守山同志,吴尚志同志来到现场,听取了朱教授的主旨演讲。 TR 今天,赵教授的主题是《虚拟现实+》。一方面,人们认为虚拟现实技术在生活中的出现越来越多,其中包括今年的地坛神庙博览会上的品牌,其中写着“虚拟现实”。 。但是,我们并不清楚。例如,我们需要了解虚拟现实技术的内涵和外延,生产和发展的来龙去脉,虚拟现实技术如何影响我们的生产和生活,以及未来的发展趋势等。这里的同志可能无法完全理解虚拟现实技术及其应用。事实上,虚拟现实技术在军事,医疗,航空航天和智能城市等许多领域都非常有用。另一方面,从国家层面来看,虚拟现实技术正在全面进入国家发展战略,成为各行各业科学发展的新信息技术支撑平台,虚拟现实+已成为一种发展趋势。同时,我们必须说,从全球的角度来看,虚拟现实技术已经成为一个国际竞争激烈的高科技领域,成为硬实力的重要组成部分和软实力的重要支撑。赵教授曾经说过虚拟现实与各行业的关系类似于数学和物理。它将成为一个真实和虚拟的世界,与人类或混合现实的新世界无法区分。现在让我们请赵教授讲话并请他解释虚拟现实的神奇和神秘。欢迎赵教授!

1465977923181335.jpg尊敬的各位领导,亲爱的朋友们,感谢中央和国家机关的“强大的质量和性能”阅读活动给我这样的机会,也感谢主持人对我刚才的介绍。 TR 我今天和你讨论的主题是虚拟现实+,为什么虚拟现实+?互联网+每个人都很熟悉,也就是说,各行各业都可以利用互联网作为现代信息支持平台来创新和发展自己的事业。虚拟现实技术也是一种新的信息技术支撑平台,可以支持各个行业和领域的发展。虚拟现实技术可以应用于您所在的所有部门和领域,因此称为虚拟现实+。 TR 下面,我从虚拟现实(VR),它可以做什么,未来趋势是什么,这些方面介绍给每个人。由于VR应用程序非常明显,我将通过某些行业的VR应用示例尽可能地介绍和显示它。

1.什么是虚拟现实? VR的目标是以计算机技术为核心,结合其他相关科学技术,在视觉,听觉和触觉方面创造出与现实世界高度相似的数字环境。人们可以通过一些交互设备与数字环境进行交互。来到现实世界的经验。 TR 模拟现实世界是人类自古以来的梦想。随着计算机技术的发展,特别是计算机图形学和人机交互技术,VR是模拟现实世界的最新人类状态。每个人都听说过模拟。传统模拟可以说是数值模拟,VR是图形模拟。当然,目前的趋势是两者的结合。 TR 模拟现实世界的方法包括物理模拟,机电模拟和计算机模拟。物理模拟有很多例子。草船借箭来模拟有稻草人的人;在军事训练中,木棍用来模拟枪械进行刺刀训练。计算机诞生后,计算机模拟成为主流技术和模拟方向。在早期,它是模拟器的模拟,后来它是数字计算机模拟。凭借计算机处理能力,特别是计算机图形处理和人机交互能力,VR的概念出现在20世纪60年代。 TRVR有三个典型特征:一个是沉浸式,参与者可以沉浸在计算机生成的3D虚拟环境中;第二个是交互性,参与者可以通过一些VR交互设备与虚拟环境中的对象进行交互。与现实世界中的对象交互的体验。自然相互作用和体感相互作用现在是一个非常热门的研究方向。第三是构思。参与者可以在虚拟环境中激发想象力,或者可以想象未来的世界和历史世界。 TR 每一种科学技术都有其特定的作用,并且有应用。由于其特点,VR技术适用于以下应用:首先,规划各个行业的决策,如城市规划,手术规划等。二,设计评估,例如,在设备制造领域,你可以设计并首先构建一个虚拟原型。评估虚拟样机的各种性能,改进设计;第三是培训经验,例如军事训练,以及航空航天设备和核设备的维护,虚拟设备的维护和操作培训;四,文化娱乐在其他领域的应用。这里的每个人都可能在这个领域经历过VR的更多应用。 TR VR可以从两个方面改变我们的世界:第一,让我们的发展变得更加科学,首先在数字空间中充分展示,然后实际实现它;第二,它可以使广大人民的生活更加精彩。 TR 20世纪60年代,国外对VR技术的科学研究出现了。我在20世纪90年代初开始进行VR技术研究,这是中国最早的研究。 VR近年来一直很热门。 2015年,当习主席访问美国并访问英国时,他参观了VR技术展,如微软即将推出的VR头盔眼镜。另一个例子是2015年10月在拉斯维加斯举行的民主党总统候选人辩论,该辩论使用VR技术进行直播。 VR观看设备的观众可以在现场看到两个人并可以选择观看。角度。这将是新闻传播发展的趋势,可以由用户选择,选择视角,并可以在线和相关场景集成和链接在一起。 TR经过几十年的发展,可以说VR在许多领域取得了显着的成果。它是军事领域的第一,军事领域是VR技术的最早应用,也是应用最多,效果显着的领域。还有航空航天,设备制造,医疗保健,动漫游戏等。专家普遍认为VR与其应用领域之间的关系类似于数学和物理。首先,假设由数学理论给出,然后通过物理实验验证。例如,爱因斯坦在100年前就通过理论和数学预测了引力波的存在,但是今天,100年后,我们实际上已经观察到来自物理的引力波。可以在虚拟环境或虚拟对象中研究和演示各种领域中的应用,然后以种类构造或实现。 VR +将成为一种发展趋势。 TR 近年来,由于Facebook,微软,谷歌,三星等一些大公司的参与,在VR行业中,VR已经迅速在行业和投资界热身。许多媒体称2016年是VR产业发展的第一年。 TR VR进入+的发展时期主要体现在两个方面。首先,VR进入各个行业,其次,它进入公共生活,特别是进入互联网应用和移动终端应用。在2006年国家颁布的中长期科技发展规划纲要中,VR被列为信息领域优先支持的三个方面之一。在新的“十三五”技术计划中,VR也是一个重要的考虑因素。与大数据和云计算一样,州政府将继续支持它。 TR 在过去的两年里,一些大公司已经开始通过收购或领导VR创新公司,或者自己部署VR研发团队,特别是头戴式耳机,头盔和眼镜,开始抢占VR行业的制高点,因为它们是VR的基本设备。 。如果硬件平台在这方面处于领先地位,它将形成像苹果手机和高端芯片这样的垄断,从而占据VR行业的制高点。但更重要的是内容,有一个显示设备,没有内容是没用的。 TR 2014年,Facebook以20亿美元的价格收购了Oculus,这是一家VR头盔创业公司。有两种主要类型的头盔,一种是VR头盔,另一种是增强现实AR头盔。 2015年,微软宣布推出微软HoloLens全息眼镜。谷歌和阿里巴巴已投入数亿美元来支持Magic Leap创业公司。 2015年,他们突破了颠覆性的显示技术 - 光场全息显示器,使虚拟物体看起来与现实生活中的完全相同。这项技术将为电影和电视,游戏,商业,旅游和电信等行业带来新的机遇和破坏性影响。 HTC宣布已与Valve合作推出重量级头盔显示设备Vive,将于2016年4月上市.Tr现在,学术界,商界和投资界都在预测VR的未来。 2016年初,着名的美国投资银行高盛(Goldman Sachs)发布了一份报告,详细介绍了VR/AR行业的未来发展。高盛认为VR/AR具有巨大的潜力。到2025年,VR和AR的硬件和软件收入将达到800亿美元。乐观的是,年收入将达到1820亿美元(硬件1100亿美元,软件720亿美元),保守预测到2025年将达到230亿美元。根据标准预期(800亿美元),VR/AR行业将在2025年超过全球平板电脑(630亿美元)和游戏机(140亿美元)。在乐观的预期下,到2025年,头盔显示设备将从利基产品发展为流行的通用计算平台,移动和电池寿命问题将是解决。 1100亿美元的硬件规模可与目前的笔记本电脑市场规模(1110亿美元)和电视市场规模(990亿美元)相媲美。信息技术和技术咨询公司IDC预测,2016年中国VR设备出货量将达到48万台,同比增长476%,VR产业将迎来爆发式增长。

二,虚拟现实的应用和现状 如前所述,VR +将成为一种发展趋势。以下是VR应用在相关领域的现状和可在中国实现的技术水平的演示和介绍。 TR 1.军事领域。许多科学技术首先应用于军事领域,包括VR技术。 20世纪80年代初,美国开发了一个着名的SIMNET系统,它通过远程网络连接分布在美国,英国和德国的飞机和坦克模拟器,形成分布式虚拟战场环境,用于不同地方的军事训练。从那时起,军事武器和综合VR军事训练系统JSIMS,JMASS,STOW和WARSIM2000不断发展,并形成了支持分布式交互仿真的IEEE DIS标准。 2014年,DARPA在五角大楼公众开放日的未来网络战和机器人战场计划中展示了士兵的增强现实感知技术。战斗人员可以通过战场上的穿戴装备看到整个战场情况并区分敌人。我们的军队,以及接受战斗指示。军事模拟训练的优势在于它可以构建任何战斗地形环境和作战目标,并节省大量资金。目前美军40%的军事训练是在VR/AR环境下进行的。 TR以下演示了导弹的发射。与游戏不同,导弹的轨道是根据物理和动力学计算的。

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2.制造领域。在设备设计和开发过程中,可以使用虚拟原型技术。 20世纪90年代初,波音公司在波音777飞机上使用VR技术进行各种管道布局,取得了成功。 TR 如今,更多的VR技术被用于汽车行业。近年来,梅赛德斯 - 奔驰,宝马,丰田等知名汽车公司在新车设计中采用了VR技术。首先,他们开发了虚拟原型。设计师在虚拟原型中沉浸式地体验新车的性能和舒适性,然后设计改进大大缩短了开发周期并降低了研发成本。 TR 以下是宝马使用增强现实技术拆卸和维护车辆的概念示例。 TR 现在建筑行业也在开发和应用VR,它能够以三维方式充分展示甲方的施工效果和整个施工过程,并结合建筑物的结构设计进行沉浸式体验设计,这对建筑设计有重大影响。 TR 3.航空航天领域。 VR在航空航天领域的应用也相对较早。我们与中国商飞合作,为大型飞机驾驶舱开发虚拟,集成的仪表布局和环境设计系统。驾驶员佩戴头盔进行操作,测试飞机的仪表布局,色度以及着陆期间的照明是否合适,并相应地调整设计。

1465978475102058.jpg 4.医疗卫生领域。 VR在医疗和健康领域具有巨大潜力。第一个是人体和人体器官的三维交互式显示。在国家自然科学基金的支持下,北航VR技术与系统国家重点实验室先后开发了牙科手术模拟器,心血管介入模拟器和腹腔镜手术模拟器,目前正向工业化方向发展。民政部康复中心制定了建设基于VR的康复基地的计划。中国的一些医疗卫生公司,如天津天一公司,也开始关注和部署与开发相关的VR产品。由于VR应用,医疗保健行业将发生重大变化。 TR以下是腹腔镜手术的示例。与传统的开放手术不同,医生不会看人体器官,而是通过内窥镜观察屏幕进行手术。这为虚拟手术和手术模拟器的开发带来了机会。虚拟手术中的人体器官是通过几何,物理和生理模型获得的高度逼真的数字器官。医生对这些器官进行外科手术,就像他们在真实器官上做手术一样。这允许医生通过虚拟手术模拟器进行外科手术训练。还可以收集个性化的疾病和身体器官数据,构建个性化的患病器官模型,并进行特定的手术计划和排练,从而大大改善手术效果并对医疗手术造成颠覆性影响。

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康复训练也是VR可以发挥作用的领域,例如构建虚拟环境来治疗恐高症,自闭症和四肢康复;通过构建特定的虚拟环境,美国在战后对待士兵的精神疾病。 TR 5.安全领域。目前,中国有2000万至3000万台视频监控摄像机,北京有数十万台。目前,它受到人们的监督。由于视角有限,屏幕多,需要不断切换,容易疲劳,不能看到现场的整体情况。我们开发了一个虚拟和现实的监控系统,将监控区域的视频图像与周围的虚拟环境集成在一起。它还可以无缝集成相邻监控区域的视频,提高监控系统的性能,功能和人性化水平。

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6.电子商务。目前在电子商务中,如淘宝,主要显示的是产品的二维图片。通过VR技术,您不仅可以看到产品的逼真的三维图像,还可以尝试珠宝和服装。 TR 我们来看一个三维鞋的例子。这是一款使用图像建模技术从各个角度观察鞋子的女鞋。

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下面显示的是VR家居装修设计和体验系统。您可以沉浸式地选择体验不同的壁纸,地板和其他装饰材料和图案,以及家具的位置。很明显,VR技术将对这个行业产生巨大影响。

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7.运动场。下面显示的是篮球比赛评论和训练的VR概念演示。整个游戏场景和过程都是立体全息,每个人都可以想象它将来会有多大影响。

1465979029370890.jpg 8.文化保护和利用。数字文化的保护和利用是VR技术的传统应用领域。以下是数字龙使用VR建模和渲染技术,半透明,透明,几乎与实际的玉龙完全一样。

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在这里,我们将向您展示我们建造的三维虚拟束河古镇。参与者可以随意漫游景点,也可以展示景点和当地文化。参与者可以探索当地的景点,了解当地的习俗和文化。 。

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通过VR技术,可以复制历史和文化遗产,特别是非物质文化遗产,让参与者体验时间和空间,体验历史和文化。以下是我们根据历史记录恢复的中国古代仪式和五鸟戏剧。

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北航和北京师范大学的作家合作,通过动画,通过音频和视频的结合,呈现了从Oracle到现代文字的整个汉字演变,解释了文字的含义,让每个人都对汉字有了更深入的了解。 。这里使用的技术与VR没什么关系,但由于它的知识和欣赏,它也被推荐给每个人,特别是给他们的孩子看。

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虚拟博物馆和基于虚拟现实技术的虚拟科技博物馆已被许多人所见,如虚拟紫禁城,虚拟圆明园,以及中国科技馆的许多虚拟现实科学展品。 TR 9.教育领域。教育领域对VR有着巨大的应用需求。目前的网络教育课件都是文字和图片,不可能做实验。通过VR技术,可以实现交互式物理和化学的交互式实验,以及医学教学等各种实验。教育部已批准建设200多个虚拟模拟教学中心,以支持这一发展,这被认为对教学方法产生了深远的影响。 TR我刚刚通过视频示例概述了VR在某些主要领域的应用。 1993年,我在北京航空航天大学建立了VR研究实验室,开始研究VR技术。 2007年,经科技部批准为VR技术与系统国家重点实验室。它是中国唯一一家专注于VR研究的国家重点实验室。 TR 我们主要在早期开发虚拟战场环境。之后,我们与北京军区合作,开发了指挥训练陆军指挥训练系统,可以节省大量资金。同时,我们开发了一些有影响力的VR应用系统,如北京奥运会开闭计划模拟系统。利用VR技术实现节目创作程序的三维数字建模,导演组可以看到真实的节目效果,从而做出节目的选择决策。以下是奥运五环的示范。没有VR技术的支持,需要花费大量的时间和金钱。这些程序模拟中使用的图形工具是我们自己的实时3D图形平台,获得了国家科技进步奖一等奖。

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让我们来看看我们为抗日战争胜利70周年所制作的演绎显示系统。我们将提供阅兵总部,向中央领导同志汇报和作出决定。

1465979420798497.jpg III。虚拟现实系统的实现技术和发展趋势 下面简要介绍VR系统的实现技术。 TR 要实现VR系统,通常需要三种技术:建模,性能和交互。 TR 第一个是计算机数字空间中现实世界对象的表示,即建模。建模需要数学,物理和各种数字方法,以将对象之间的现实对象,关系,交互和动态变化的规律映射到数字空间中的各种动态和静态数据表示。建模方法与要模拟的对象类有关,并且与应用程序域密切相关。建模方法分为几何外观建模,基于物理的建模,行为建模,以及针对待模拟对象的不同方面的虚拟 - 真实融合建模。由于现实世界形式的复杂性,发展的无限性,以及人类对世界理解的局限性,建模已成为VR领域永恒的研究方向。 TR第二类问题是虚拟环境对象的性能,包括视觉,听觉,触觉/力量,嗅觉/味觉的表现。 VR表示技术通过不同的表示方法和算法在性能设备上呈现虚拟环境中的各种对象模型,并以沉浸式方式呈现给用户。性能方法与对象模型和性能设备直接相关。性能设备,如头盔,真正的三维显示,力反馈操作和触觉数据手套,都在不断发展,因此这是一个无穷无尽的问题领域。 TR 第三类问题是虚拟环境中对象的操作和虚拟环境对象在现实世界中的作用,即VR人机交互问题,主要涉及人与外部世界之间的信息交互。和虚拟环境。人机交互设备。自然人机交互是目前研究的热点。 TR VR通常具有以下发展趋势。首先,VR将与AI(人工智能)技术相结合,使其功能从3I到4IE,即VR系统将具有智能(智能)和自演化(Evolution)功能;从VR建模技术的当前方面,几何和物理建模将发展到几何,物理,生理,行为和智能建模。在交互技术和设备领域,一些颠覆性技术,如光场全息显示,实时同声传译,触摸和温暖互动和品味。 TR 现有VR系统VR +的预期目标存在若干主要技术瓶颈,例如各种类型数据的采集,多源数据/模型的无缝集成,新概念数据采集机制和设备,非刚性物理建模,自由交互和实时现实响应,行为,智能和进化模型,模型的可建模性,复杂性和可信度,真正的3D显示和自然化的人机交互机制和交互设备,应用效果评估。 TR VR技术的发展可以为航空航天,国防和军事,装备制造,智能城市,医疗卫生,公共安全,文化教育等许多行业带来升级发展;它将对影视,游戏,旅游,商务,社交等多个行业产生颠覆性影响,并希望形成VR新的VR产业增长点,如VR人机交互设备产业,产业应用仿真器,虚拟环境产业,VR平台软件和嵌入式系统产业,现场和工业模型数据产业,网络,移动终端VR产业和VR服务产业。 TR我的报告结束了,谢谢大家! TR 主持人:下面,我代表大家在此,我将简要回顾赵教授的主题演讲。 TR 今天的演讲有三个要点。首先,赵教授回答了虚拟现实技术的问题。他在一开始就给了我们一个准确的定义。虚拟现实技术是一种现代高科技方法,它以计算机技术为核心,在特定范围内生成逼真的视觉,听觉和触觉整合的虚拟环境。该方式与虚拟环境中的对象交互并与之交互,以创建到真实环境的感觉和体验。然后他谈到了虚拟现实的沉浸式,互动性和构想性特征,并说它的进一步发展正在加强。我们可以把它理解为计算机与人之间的一种相互促进关系,“高度是一英尺,魔法高度是一英尺”,人们发明了计算机(计算机),计算机是扩展和扩展的人类大脑,人类不满足于人类大脑的延伸,也不满足于视觉,听觉和触觉的延伸。相反,有必要使用计算机来建立更丰富的触觉,视觉,听觉甚至品味,从而形成虚拟现实。这反映了人类始终发现和发明,永远创造和发展的历史必然性,而这种必然性不仅限于一个产业,因此它具有虚拟现实方法论的价值和意义。这里有哲学意义。在人类认知世界中,它的感官将受到限制,但人类可以通过技术手段实现无限。从这个意义上说,我们甚至可以说真理的相对性是绝对的,真理的绝对性是相对的。 TR 第二点,赵教授告诉我们,虚拟现实技术具有很大的生产效益,因为它使我们对事物的理解和控制更加精确和纯粹,并最大限度地降低了自然风险。例如,将来,心脏手术可以直接在人体和动物身上进行,但可以通过虚拟手段进行,这可以最大限度地降低手术风险。在过去,我们说过,“我真的不能伪造它,真的不可能伪造它”,但赵教授的虚拟现实技术让人觉得“虚假是真的”。特别是,虚拟现实技术用于许多方面,例如军事,航空航天,医疗和非文化遗产保护。赵教授此前曾介绍过,有超过7,000个技术研究小组在开发大型飞机。如何防止它们崩溃和减少崩溃,以及如何减少设计错误的数量,需要协调。完美的技术可将误差降低90%,将生产周期缩短50%,并将生产成本降低50%。因此,从这个角度来看,虚拟现实技术对提高生产成本和大规模活动的准确性有很大的影响。 TR第三点是未来的发展趋势。赵教授谈到了虚拟现实的技术趋势和产业趋势,包括其关键领域。在技​​术趋势方面,我觉得由于时间限制,赵教授的建模问题,性能问题和交互问题尚未发展,但技术趋势是积极的。与此同时,他谈到了工业趋势。我记得有一件事,叫做颠覆性技术和爆炸性行业。谈到关键领域,一个是国家科技发展战略,另一个是公众的生活需求,这让每个人都深深感受到压力,信心和动力。压力在于我们并没有落后于某些技术,但从行业和企业的角度来看,存在很大的差距。虚拟现实技术研发公司是较早和较发达的国家。自信也将虚拟现实技术置于中国中长期科学和技术发展计划的重要位置。我们的研发具有一定的基础和规模。我们应该更清楚地意识到,实现中华民族科技的复兴,虚拟现实技术是一个非常重要而又非常紧迫的领域。 TR 作为中国虚拟现实技术研究领域的领军人物和领导者,赵教授具有丰富的文化和科学语言内容,充满魅力,使我们享受到技术盛宴和思想盛宴。让我们再次对赵教授的丰富而精彩的演讲表示衷心的感谢。

 
 

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