图灵奖获得者、中国科学院外籍院士约瑟夫·斯发基斯：VR/AR技术正在为元宇宙奠定基础
11月12日，由工业和信息化部、江西省人民政府共同主办的2022世界VR产业大会在南昌开幕。在开幕演讲中，图灵奖获得者、中国科学院外籍院士约瑟夫•斯发基斯发表了题为《瞬息万变时代的创新》的视频演讲。约瑟夫•斯发基斯表示，人工智能、模拟技术、人机交互、通信技术是实现虚拟现实和增强现实（VR/AR）的四项关键技术。未来，VR/AR将在远程学习和娱乐、工业仿真、电子商务和真实场景复现这四大应用领域发挥重要的作用。随着关键技术的深度融合，VR/AR技术将会发挥更大潜力。
VR/AR是四项关键技术融合的成果
约瑟夫•斯发基斯指出，虚拟现实和增强现实是两个互补的概念，因此它们经常被联系在一起。在他看来，虚拟现实是一种被创造出的数字环境，它是完全沉浸式的，将视觉、声音和感官结合在一起；相反，增强现实则是一个配备数字元件的真实世界环境，实现实体和数字对象之间的互动。因此，人们使用扩展现实这个术语作为虚拟现实和增强现实技术的统称，这是一种真实和虚拟环境的结合。
约瑟夫•斯发基斯认为，人工智能、模拟技术、人机交互、通信技术是实现VR/AR的四项关键技术。约瑟夫•斯发基斯详细介绍了这四项关键技术在VR/AR发挥的具体作用。其中，人工智能是利用智能系统的技术，可以解决计算上的难题，如VR/AR角色动画和自主行为再现。
模拟技术是通过使用计算机和动态模型模仿物理工艺或仿生制品的行为，仿真技术如今已经被广泛应用于安全工程虚拟原型测试、培训和电子游戏中，它还可以用于构建数字孪生，即从单个螺钉到整个工厂各种流程或对象的实时虚拟三维副本。
人机交互则是一种可以让人类以诸多方式与计算机进行交互的技术。例如，应用于各种类型的界面，如图形用户界面或提供语音识别和合成的语音用户界面，虚拟现实硬件、VR头显都是多模态用户界面的具体例子。
最后一项关键技术就是用于宽带、人际通信和物体与人之间交互的通信技术，得益于当前智能手机的广泛使用，5G带宽技术增强了VR设备的沉浸式体验。此外，超高速无线链接有望将传感器、云计算和人工智能结合起来增强VR/AR系统的交互和控制。
VR/AR将在四大应用领域发挥重要作用
约瑟夫•斯发基斯认为，VR/AR将在远程学习和娱乐、工业仿真、电子商务和真实场景复现这四大应用领域发挥重要的作用。
约瑟夫•斯发基斯介绍说，在远程学习和娱乐应用中，人们使用了集成复杂硬件的2D沉浸式与3D平台，这些硬件包括专用眼镜或护目镜以及可穿戴的触觉和手势设备。利用这些设备，教育工作者和学生将能够使用VR技术模拟现实生活中的感官来进行自然科学实验，这样可以避免真实操作过程中可能出现的风险，学生还可以在虚拟现实场景中与人工智能动画角色进行交流，练习语言技能。借助VR/AR，教师和学生们有机会研究生活在自然栖息地的恐龙、欣赏文艺复兴时期的艺术。
在工业仿真验证应用中，VR/AR可以从组件库中构建虚拟原型来进行仿生制品的设计验证,例如虚拟现实环境中对车辆、飞机和建筑物等原型的行为进行测试。例如，汽车工程师通过驾驶虚拟车辆或参观虚拟建筑来验证其是否符合用户的需求，实现了创建虚拟模型、在虚拟现实环境中测试、最后送到智能工厂进行生产的生产流程。
在电子商务应用中，VR/AR可以提供虚拟现实的零售和购物体验。例如，VR/AR构建的虚拟购物平台让消费者能够在线浏览带有试衣间和T台的实体商店的效果，还可以使用模型扫描技术在虚拟世界中试穿衣物，感受它们在现实中会呈现出来的样子。
在真实场景复现的应用中，VR/AR可以协助视觉、听觉和物理刺激来模拟场景，这将使人们能够沉浸式体验紧急情况或风险情况，如太空任务、灭火、环境灾难、军事和警察训练，这类应用还可以用来评估专业人员或毕业生的工作技能水平。
VR/AR是构建元宇宙的基础技术
最后，约瑟夫•斯发基斯探讨了未来VR/AR的接受度和影响。他指出，VR/AR并非最新涌现的技术，上世纪80年代第一台VR设备就已经被应用于工业生产，现在VR硬件已经在游戏行业得到普及。
相关市场分析数据表明，全球VR市场的规模将在3年内达到480亿美元，6年内达到690亿美元。约瑟夫•斯发基斯预言：“随着关键技术的深度融合，VR/AR技术将会发挥更大潜力。”他指出三个促成VR市场规模急速增长的因素：一是低成本VR消费设备的出现，比如由手机驱动的VR头盔和兼容VR的电脑；二是关键技术的融合能力，比如足够快的宽带网络和计算能力；三是连接设备之间的可以实现完全沉浸式的技术，这些设备包括传感器、摄像头、麦克风、智能手机、眼镜，以及其他我们暂时无法想象的设备。
“VR/AR技术正在为元宇宙奠定基础,这将是一个基于VR/AR技术的超级平台。”约瑟夫•斯发基斯认为，元宇宙将把社交媒体、线上游戏和生活应用等场景融合在一起，共享同一个数字经济，元宇宙将使我们开发和应用知识的能力倍增。
约瑟夫•斯发基斯最后指出：“人们对于元宇宙的未来尚未形成统一看法，但我相信，这其中所涉及的大多数技术和实验将产生持久的影响，并在未来20年里得到广泛应用。”
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