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现实如何虚拟?

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哲学家总是把明白人弄糊涂。“存在就是被感知”,这是主教兼哲学家贝克莱说的。物理学家兼哲学家马赫则说“物体是感觉‘要素’的复合”。普通老百姓本来不会被这些名言弄糊涂的――存在就是现实,不过就是自己的感觉罢了!但今天对虚拟现实(virtual reality,VR)这个时髦玩艺儿就真有些弄不明白了,现实如何虚拟呢?

人是依靠感觉而感知世界的。细想一下,从视、听、触、闻等途径去模仿对一个物体对象的感觉,大体是可行的,比如假花就可以以假乱真,假币真假难辨,但如何虚拟现实而乱真呢?现实就是整个世界,你能虚拟出一个世界?是的,有人就是这样想的,也正在这样做,如果你的所有感觉都沉浸在一个虚拟世界中,你就难分现实的真假了。

从贝克莱的观点看,人确实是通过自己的感觉与外界打交道的,因此人的视、听、触、闻等本身就可以看作是对现实的一种虚拟,而在技术上要做到对某种感觉的欺骗并不太难。比如看电影时,就能从视觉、听觉中深入其境,与影片中的人物同哭同笑,但是要使人具有一种真实的环境和实物的存在感觉,却非易事。按照马赫的看法,如果要对现实虚拟,就要求一种全感觉综合的复杂合成。虚拟现实最基本的要求就是将这些技术化了的感觉的要素复合成一个统一的时空环境,使人能沉浸其中并得到一种真实感。

虚拟现实的第一步就是要把你所有的感觉器官全部封闭、控制起来,所以虚拟现实是基于个人的综合性电子设备。电子头盔是最基本的一种。电子头盔接管你的头部感观上的全部信息通道,提供三维全方位的影、音等感官虚拟环境。由于这种全封闭性,电子头盔能够提供比3D电影、球幕电影等更真实的现场感。

虽然视觉和听觉是人从外界获得信息最主要的通道,但视、音频不能提供实体感,最基本的实物感觉由人的触觉提供,这在虚拟技术上是由各种复杂的电子传感器、交互设备等来完成的。其中电子手套是最基本的一种。比如你戴着电子头盔看到了一堆火,然后用自己戴着电子手套的手伸过去,就能感到手上的热度或灼痛,这时你就会体验到“这是真的”的奇妙了。虚拟现实技术不只是3D影像等构成的虚拟场景,还可以提供气味、温度、湿度等感觉,甚至于物体的软、硬、滑、糙等触感,都是可以实现的。

但这些还远远不够。身在其中的真实感不仅来自对环境的被动感觉,还要能与环境互动,而交流和互动的技术就难多了。人用语言这种信息通道进行互动交流是最基本的行为,但在人工智能研究中,人、机语言的交流至今仍是一个高难课题。对虚拟现实来说,人与“环境”的互动最主要的就是人的运动,也就是要使在虚拟环境中的人有自身的运动空间感、平衡感和物体感。我们都知道,盲人或聋哑人虽然缺少了一两种感官机能,但其他的感官特别是运动方向感、接触力度感等可以在一定程度上弥补视、听信息上的缺失,一根盲杖就可以行天下,所以运动感是人对环境实在性的基本感觉。这也是虚拟现实技术中最困难的部分,这方面的研究大多还处在开发之中。

在虚拟环境中的运动主要表现的是力度和方向。这首先要求能捕获你的全身运动状态,并返回相应的力度和方位,比如你在虚拟现实中打回一个球,这与一般的屏幕电子游戏不同,不仅要有球来去方向的运动感,还要有一种回击球的力度感。所以在虚拟现实中,你的头、肩、臂、腰、肢各处都会安装各种传感器,用于捕捉全身运动信息,并交由计算机处理,然后及时返回各种感官信号,包括身、肢上由互动设备产生的力度和方向,这才能使你得到一种运动互动的真实性。

虚拟现实是一个很广泛的概念,现在大家碰到的主要是指目前阶段能达到的虚拟现实技术。虚拟现实技术需要在大量不同层次上的元素、信息、器件的交互处理,虽然某些具体技术不难做到,但多种感觉的交互需要多种技术手段和计算机的综合处理,这种复杂性对现在的各种技术能力都是很大的挑战。这要求深入到对人的感观觉、感知的过程中,对其性质作更多的了解,不仅是技术上的,也是不同的学科在理论和实践上的交叉。

虚拟现实与人工智能有很多共同点。其基本的不同在于,人工智能主要在于信息处理的智能化,虚拟现实则重在信息的获得、转换和重现;人工智能是模仿人的智能面对现实,虚拟现实则是模仿现实去面对人。简单地说,一个是假人乱真物,另一个则是假物乱真人。

推广开来看,虚拟现实技术远不止消闲、娱乐、游艺上的应用,其在教学、训练、工程设计等行业和各种仿真研究中具有很高的应用价值。比如,军事训练,外科手术练习,飞机、航天、车、船驾驶训练,博物馆和图书馆中的历史、地理、宏观、微观、仿真场景,等等。虚拟现实技术与人工智能相结合,正在涌现出很多具有开发性的应用,比如虚拟现实艺术、增强现实等。在此方向有的还只是开端,但来势不可估量,这一方面会对人的基本观念产生影响,另一方面技术的不断发展,也不断地会提出新的问题,甚至是对人的创造能力和适应能力的挑战。

人的现实性是一个意义深远的课题,往往貌似简单,却意味无穷。比如有一种游戏叫“平行实境游戏”(Altemate Reality Gaming,ARG),就是以现实世界为场景作游戏,人同时处在真实的环境和虚拟的游戏中,所以叫做“平行”游戏,儿童喜爱的游戏“躲猫猫”就是这样,电影《甲方乙方》、《私人订制》也算是。

更进一步就是在现实中引入虚拟现实,这就是所谓的“增强现实”。比如在办公室里出现虚拟但可以互动的现场会议,我们在科幻电影中见到很多了。最近,一款AR手机游戏“Pokemon Go”(中文名“精灵宝可梦GO”或“口袋妖怪GO”)正在引发全球游戏热潮。“精灵宝可梦GO”是基于手机卫星定位(GPS)的增强现实游戏,通过手机在真实地理位置上出现虚拟的“精灵”(宠物、怪兽)和道具,玩家以训练师和主人角色在现实与虚拟相结合的环境中发现、捕捉、宠养各种不同的精灵,玩家角色的升级和相互进行交换、斗争等社交活动等,具有很强的参与性与刺激性。人既在现实中,也在游戏中,现在还可以在现实与虚拟的混合中。

虽然“虚拟”与“现实”是对立的,但又会在观念上和事实上发生混淆。英文“虚拟”(virtual)一词就有一层“实际上有效”的意思,因此“虚拟现实”这个词虽然说形式上是虚的,但对人的感觉产生的实际效果却是乱真的。

俗语说,人生如戏,就是说现实与虚拟无分真假,这是常人的智慧。西方哲人的探讨止于感觉,中国哲人庄子则讲过人蝶相梦的超越交互,在这些并非无意义的浮思联想上,“虚拟现实”这个概念带来的实际价值和启发比我们能想到的要多得多。(作者为法国亚眠大学计算机系副教授)