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《科学24小时》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

旨在向全国广大群众,特别是具有中等文化程度的广大青年,普及科学技术知识,繁荣科普创作,启迪思想,...

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MR,不只是时空穿梭机

2017-05-31 11:07:00

在科幻偶像剧《终极一班》中,有个时空之门,有特异功能的人可以通过时空之门从现有时空穿越到金时空或铁时空。如今,混合现实技术(简称 MR)可以让人们不需要特异功能,就能拥有比置身另一个时空更加丰富、刺激的体验。

MR是一种使真实世界和虚拟物体在同一视觉空间显示和交互的计算机虚拟现实技术。混合现实技术可以直接用现实世界中的物体与虚拟世界中的物体互动,可以通过触摸屏来与虚拟世界互动,也可以通过三维空间全息展示虚拟世界与现实世界,实现视觉、听觉、触觉等多种感觉并行的交互。在充分应用了混合现实技术的时代里,你可以召唤懂你的小精灵,触摸现在只能想象的场景,或者一天之内感受一座城市千年的变迁。

召唤懂你的小精灵

在《终极一班》中,汪大东的武器是龙纹鏊,它可以自动识别主人,攻击能力遇强则强;在《西游记》中,孙悟空机敏勇敢, 陪着唐僧一路上降妖除魔,最终取得真经;在美国版动漫影片《花木兰1》中,花家祖先化身木须, 以小精灵的形态,护卫花木兰的征程。你是否也想拥有一个时刻准备为你服务的小精灵?

现在的智能手机,可以记录我们一天走了多少步,消耗了多少热量;智能手表可以记录我们的心率; 网络课堂上的自主式学习,可以记录下我们对课程、学习时间和完成作业程序的选择;在网上购物,可以记录我们的购买习惯,进而预测我们的支付能力……当与我们日常活动相关的一切数据, 都被集中汇总并被分析之后,科学家们利用 MR技术,便可以制造出一个专属于你的小精灵,它会听从你的召唤,让你按照自己的想法完成以现在的能力难以办到的事情。

著名的未来观察家凯文﹒凯利在描写他佩戴 Magic Leap公司研发的混合现实眼罩的经过时说:“佛罗里达州劳德代尔堡近郊一座平淡无奇的商务花园里正在发生着一些不同寻常的事情。 在灰色小隔间、三三两两的办公桌和空荡荡的转椅之间,一架来自外星球高约20厘米的无人机齐腰高悬在一排盆栽植物前面。它像蒸汽朋克般可爱、精巧,细致入微。

“我可以围着它绕圈,随便从哪个角度打量它。 我还可以蹲下来,看看它华丽的底面。我弯下腰,把脸凑到离它只有几厘米的地方,探究它小小的管道和电枢。 我能看到金属表面抛光后留下的亮闪闪的漩纹。 我抬起一只手,它靠拢过来,伸出一个触手来碰我的指尖。 我伸手转动它。 我退到房间的另一头,从远处观望。”

“自始至终,它都在一张桌子上方缓缓旋转,发出嗡嗡的鸣音。 它看起来就跟旁边的台灯和电脑显示器一样真真切切。 但其实不然,这一切都是我戴着混合现实眼罩看到的景象。 从理智上讲,我知道这架无人机是一种巧妙的模拟;但在我的眼睛看来,它真的就在那里,在那间普普通通的办公室里。 如果转一下头,我就能把这架虚拟无人机摆到明亮的台灯前面。它会有朦胧的透明感,但那阻挡不了它强烈的存在感。 这当然就是混合现实的伟大前景———要么把你瞬时传送到魔幻之境,要么把魔幻之境瞬时传送到你跟前。我所戴的这个原型眼罩,其真实感超出我的预料。”

如果将这个无人机的形象改造成为服务你的小精灵,它的内核储存有前文提到的关于你的一切数据,那么你便拥有了一个可以随时召唤的专属小精灵。

想象摸得着

有了 MR技术的支持,我们再也不用费神想象地球怎样通过自转形成晨昏线,如何通过公转形成四季的变化了。 这些复杂的运动,我们不必飞上太空就可以看见。如今, MIT媒体实验室的 ZeroN项目便可以达成这个目标。

ZeroN是一个没有重力的数字化小球,在空中处于悬浮状态,就像图中展示的那样, 即使不用手接着,也不会掉到地上。 人们可以通过计算机来控制这个小球的状态。 例如,让小球呈现出宇宙中地球的形态,一边被太阳照亮,而另一边则是黑夜。

人们还可以通过计算机来控制这个小球朝着上、下、左、右、前、后的方向移动,就像图中围绕一个物体运动一样。 未来,技术人员还可以创造出数字化泥土,就像橡皮泥一样,当你触摸它时,它可以任意改变形状。

目前,我们可以买到的 MR产品还没有这么理想, 需要佩戴专门的眼罩才可以看到真实之外的场景,下图便是使用 Magic Leap产品看到的星际空间。 用户在观看的同时,甚至可以尝试使用手势在太阳系里添加一颗行星,看看会带来怎样的变化。

另外一款实现了 MR技术的是微软的 HoloLens,它是一款头戴式显示器。 用户把HoloLens戴在头上,就可以浏览新闻信息、观看视频、查看天气、进行3D建模和模拟游戏等,它让虚拟现实和真实世界完美地融合到了一起。 此外,我们还可以在实际的周围环境中看到简易的 Win- dows操作系统,并通过手势动作来执行一定的项目操作。

HoloLens的使用者介绍:“HoloLens显示的图像与真实场景结合起来,非常生动清晰,也非常真实,甚至会让人产生一些紧张感。 当我移动图像时,全息图形像真实物体一样, 同时我也能够看到后面的场景。 当纸球滚到地板上时,球会弹起来,感觉你都可以用手去捡了。 当我们凝视地板上打开的地下世界时,好像地板之下真的存在一个新的世界,只是我们一直没有发现而已。”

一日千年

G20杭州峰会召开前夕,杭州的武林广场每晚都上演灯光秀。这场号称亚洲最大的灯光秀采用了裸眼3D投影技术,观众不需要借助任何外在的设备,就可以看到立体的杭城故事。 这是一种典型的虚拟现实技术。 因为所有你看到的,都是不存在的。

而混合现实技术,将会让你在驻足西子湖畔时,不仅看到一池静静的湖水,而且还会看到古人诗中描绘的美景,甚至会碰见“白居易”,邀你吟诗作对听琵琶曲;路遇“苏轼”,请你喝茶画竹吃东坡肉;遇见“宋徽宗”, 拉着你欣赏他的瘦金体书法……一日之内,览遍南宋的繁华和日军入侵杭城时的萧杀。 一天结束,似乎过了一千年。

美国南加州大学的混合现实研究团队正在进行一个名为共享空间(Sharing Space)的项目。该项目可以帮助人们实现在一个物理时空内,同时看到来自不同时空的人们。 该项目如果应用于杭州西湖景区的游览,就可以达到前文描述的效果。

总之, MR技术是多个来源的虚拟与当下真实的叠加,相当于延伸了人们的知觉和感觉,是个人们可以自由定义的异想空间。 当然,这个人们知觉和感觉的延伸,除了游戏和旅行,还可以有更多有意义的应用。 例如, 让医生对患者病情的诊断更精准, 甚至可以让失语的人能够“说话”,让失聪的人“重拾”听觉,让失明的人“恢复”视觉……

我们正从一个与技术“共存”的阶段走向一个与技术“共同进化”的时代。 MR技术让人们更加自如地畅游于精神世界之中。

 

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