三、關鍵領域應用
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軍事仿真訓練與演練是虛擬現實技術最重要的應用領域 之一,也是虛擬現實技術應用最早、最多的一個領域,美國 國防部將虛擬現實技術列為 21 世紀保證美軍優勢地位的 7 大關鍵技術之一,并應用于軍事演練,帶來了軍事演練觀念和 方式的變革,推動了軍事演練的發展。
軍事仿真演練也是我國虛擬現實應用較早的領域。從 1996 年開始,在“863”計劃的資助下,以北京航空航天大學為 系統集成單位,聯合國內多家單位,持續開展了分布式虛擬環 境 DVENET 的研究開發工作,并取得一定成果。DVENET 主要由環境系統和一系列開發工具組成。為了驗證 DVENET 的 支 撐 能 力 , 測 試 其 可 靠 性 和 穩 定 性 , 開 發 了 一 個 基 于 DVENET 的軍事演練概念演示系統“颶風 2000”?!帮Z風 2000” 包括潛艇海戰、艦船登陸和坦克連進攻戰斗等內容。目前, 軍事領域仍然是虛擬現實技術應用最迫切、應用系統開發最 多的領域之一。
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虛擬現實游戲既是虛擬現實技術重要的應用方向之一, 也為虛擬現實技術的快速發展起了巨大的需求牽引作用。盡 管存在眾多的技術難題,虛擬現實技術在競爭激烈的游戲市
場中還是得到了越來越多的重視和應用??梢哉f,電腦游戲 自產生以來,一直都在朝著虛擬現實的方向發展,虛擬現實 技術發展的最終目標已經成為三維游戲工作者的崇高追求。 從最初的文字 MUD 游戲,到二維游戲、三維游戲,再到網 絡三維游戲,游戲在保持其實時性和交互性的同時,逼真度 和沉浸感正在一步步地提高和加強。隨著虛擬現實技術的快 速發展和軟硬件技術不斷進步,虛擬現實游戲必將為人類娛 樂、教育和經濟發展做出新的更大的貢獻。
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醫學領域對虛擬現實技術有著巨大的應用需求,為虛擬 現實技術發展提供了強大的牽引力,同時也對虛擬現實研究 提出了嚴峻挑戰。由于人體的幾何、物理、生理和生化等數 據量龐大,各種組織、臟器等具有彈塑性特點,各種交互操作 如切割、縫合、摘除等也需要改變人體拓撲結構。因此構造 實時、沉浸和交互的醫用虛擬現實系統具有一定難度。目前, 虛擬現實技術已初步應用于虛擬手術訓練、遠程會診、手術 規劃及導航、遠程協作手術等方面,某些應用已成為醫療過程 不可替代的重要手段和環節。
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在工業領域,虛擬現實技術多用于產品論證、設計、裝配、 人機工效和性能評價等。代表性的應用,如模擬訓練、虛擬 樣機技術等已受到許多工業部門的重視。20 世紀 90 年代美
國約翰遜航天中心使用虛擬現實技術對哈勃望遠鏡進行維 護訓練,波音公司利用虛擬現實技術輔助波音 777 的管線設 計就是典型的成功范例。美國空軍阿姆斯特朗實驗室開發完 成的 DEPTH 系統,采用可視化和虛擬現實技術進行維修性與 保障性分析,使設計人員在進行設計的同時就能夠了解維修 任務是否可行,在飛機設計定型之前,就可以發現潛在的保障 性問題。
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教育文化也是虛擬現實技術的一個重要應用領域。現在 虛擬現實已經成為數字博物館/科學館、大型活動開閉幕式彩 排仿真、沉浸式互動游戲等應用系統的核心支撐技術。在數 字博物館/科學館方面,利用虛擬現實技術可以進行各種文 獻、手稿、照片、錄音、影片和藏品等文物的數字化和展示。 對這些文物展品高精度的建模也不斷給虛擬現實建模方法 和數據采集設備提出更高的要求,推動了虛擬現實的發展。許 多國家都積極開展了這方面的工作,如紐約大都會博物館、大 英博物館、俄羅斯冬宮博物館和法國盧浮宮等都建立了自己 的數字博物館。我國也開發并建立了大學數字博物館、數字 科技館和虛擬敦煌、虛擬故宮等。
四、我國虛擬現實提升空間
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虛擬現實技術要實現對現實世界的模擬,需要大量實時傳感數據和建模,超高清等新型顯示器件,以及提升系統性 能,減少眩暈感的產生。一是要提升傳感器性能,提高視覺 傳感、體感識別、眼球追蹤、觸覺反饋等技術,實現傳感器 體積和性能的平衡,增強數據采集能力,從而能精確、精準 定位,快速反饋周圍環境。二是加快突破 CPU、GPU 等數據 處理單元的性能水平。虛擬現實技術需要在用戶運動中實現 大規模的數據模型重建,要求硬件能處理相對較大的并行視 頻數據,使現實世界實時在虛擬現實顯示中的同步,提升用 戶體驗。目前,我國 CPU 和 GPU 處理能力暫時難以滿足虛 擬現實應用場景。
?。ǘ┬柰晟茟蒙鷳B環境以拓展應用范圍
虛擬現實產業發展,需要加強硬件產品性能的同時,在 應用軟件、內容、服務等方面構建完整的生態系統,推動國 內虛擬現實產業發展。一是在應用軟件方面,由于虛擬現實 產品剛剛興起,適應于虛擬現實的應用軟件嚴重不足,在推 動硬件產品銷售的同時,要鼓勵應用程序開發者研發虛擬現 實應用軟件。二是在內容方面,虛擬現實的大規模普及應用 需要影視、游戲、在線體驗等多種內容的支撐,以擴大虛擬 現實產品應用領域,豐富應用場景。當前,我國在虛擬現實 領域內容供給能力嚴重不足,適應于多形態、多場景的內容 生成服務仍需進一步加強。
?。ㄈ┬杓訌姽卜战鉀Q行業共性問題
作為新的終端形態和產品服務,虛擬現實技術大規模普 及應用仍需要解決行業共性問題。一是亟需建立標準化頂層 設計,虛擬現實技術標準化研究投入不足,關鍵技術環節和 應用領域的標準化成果不足以支撐行業的大規模應用。二是 行業技術力量分散。虛擬現實技術經過幾十年發展,各廠商 依托研究基礎申請了部分專利,但仍分散在各廠商自身,缺 少專利合作的平臺和渠道。由于專利較為分散,國內廠商的 專利仍難以應付國際廠商的專利布局,后續虛擬現實產業發 展具有較大隱患。三是市場健康發展的秩序仍未建立。部分 虛擬現實產品停留在概念炒作、透支行業發展階段,用戶體 驗難以滿足消費者需求,低質量、高重疊的產品對市場發展 造成了不良影響。
五、政策建議
虛擬現實正處于產業爆發的前夕,即將進入持續高速發 展的窗口期,可以預見,在未來的半年到一年內,虛擬現實 消費市場將迅速爆發,行業應用有望全面展開,文化內容將 日趨繁榮,技術體系和產業格局也將初步形成,我國虛擬現 實產業若不盡快布局,將再次陷入落后和追趕國外的局面。 虛擬現實的時代即將來臨,既是我國信息產業發展的難 得機遇,也是拉動信息產品消費和繁榮文化市場的重要契 機,加強戰略規劃和頂層設計,在產業層面通過推進產業化
來占領市場,促進行業應用,在標準層面完善用戶體驗與設 備規范,保障市場的健康有序。為推動我國虛擬現實產業發 展,建議從以下方面開展工作。
?。ㄒ唬┨崆爸\劃布局做好頂層設計
1.加快制定產業發展路線圖,統籌規劃虛擬現實產業發展
以虛擬現實技術在工業、文化、教育、娛樂和醫療等領域帶來的廣闊前景為契機,建議行業主管部門明確產業政策 支持的方向,頂層設計虛擬現實與各領域融合發展的路線 圖,為產業發展明確思路并提供政策引導,統籌相關資源, 發揮虛擬現實對各行業的變革和支撐作用,從融合創新中創 造各行業的發展新機遇和新活力,使各行業打破空間和時間 上的制約,推動各行業發展水平的跨越式提升。
2.建立和完善相關標準體系,保障市場健康有序
形成我國虛擬現實技術標準體系,鞏固自主技術布局占 位,提高產業自主話語權。通過標準向消費者傳播虛擬現實 產品概念,促進信息產品消費,并排除市場上概念混淆和低 質量的產品,保證行業健康發展。通過設備標準要求,對虛 擬現實產品的視角、亮度、響應時間等與消費者體驗息息相 關的技術指標進行明確要求,保障消費者的最起碼達到的體 驗要求,促進產品合理競爭、市場健康有序發展。
3.加強公民信息數據的管理,保障信息安全
面對虛擬現實產品帶來數據量的爆發式增長,制定標準 對包括虛擬現實設備在內的信息技術產品數據采集和使用 做出明確限定。對增強現實等產品采集的數據和應用場景做 出規定,建立信息數據管理體系,保證關于我國公民和產業 應用的海量數據可管可控,保護我國社會公共數據安全。通 過標準明確虛擬現實設備采集的視頻圖像的數據流向和使 用范圍,保護個人隱私或國家秘密不被泄露。
?。ǘ┩七M產業化和行業應用
1.通過財政專項支持虛擬現實技術產業化,引導產業做 大做強
通過財政資金促進虛擬現實技術產業化,支持面向工 業、文化、教育等重點行業的虛擬現實技術應用,加強與相 關“十三五”規劃的協同,整合技術、產品、市場資源,做好 虛擬現實創新發展的方案研究和組織實施工作,引導和加強 虛擬現實產業鏈上下游協作,協同開展重大技術攻關和應用 集成創新,將我國虛擬現實領域的研究成果盡快產業化,形 成自主可控的產業鏈,提升我國產業地位。研究建立集技術 研究、示范應用、案例展示、推廣交流等功能為一體的產業 公共服務平臺。
2.支持虛擬現實領域核心技術突破,提升產業自主可控能力
圍繞虛擬現實產業鏈的關鍵環節,加強產學研合作,積極引導更多的企業與科研單位投入虛擬現實研究,在共性和 關鍵技術上開展深度合作,集中資源,并通過國家項目資金 支持核心器件和開發平臺等基礎技術研發,產出更多的具有 自主知識產權和品牌的產品與先進技術,形成較為完備的虛 擬現實技術體系,提升我國骨干企業自主技術水平,避免在 新一輪科技浪潮中被邊緣化,淪為產業鏈的末端。其次,引 導全社會科研人員的廣泛關注,結合我國“大眾創業、萬眾創 新”戰略,通過多種融資方式孵化培育一批擁有自主知識產權 成果的優質成長性虛擬現實技術初創企業。第三,支持國內 企業收購海外核心技術企業,迅速彌補技術短板,健全產業 生態。
3、加強重點領域應用示范,不斷提升虛擬現實應用需求
結合我國中國制造 2025 和“互聯網+”行動計劃的實施,將游戲和動漫內容制作、智能可穿戴設備作為虛擬現實應用 推廣的突破口,支持軟硬件性能提升,支持服務創新、模式 創新,推動虛擬現實在游戲開發、增強體驗、競技體育、游 戲娛樂等各方面的應用。在未來 3-5 年內,逐步推廣虛擬現 實應用領域,進一步推動虛擬現實技術在生活、公共安全、 工業設計、醫學、規劃、交通和文化教育行業及領域中的應 用。支持虛擬現實創新企業認定為國家技術創新示范企業, 設立產業創新中心和應用示范區,鼓勵因地制宜出臺配套政策,加強政策協調配合,解決產業發展及應用推廣中的問題, 實現行業集聚發展。
(三)加強文化和品牌建設
1.大力發展新型文化傳播方式,弘揚社會主旋律
通過虛擬現實形成的全新文化傳播方式,將在影視、娛樂等文化產業,以及教學、培訓等教育產業拉動巨大的消費 需求。虛擬空間的思想和輿論也是社會主義精神文明建設的 重要陣地,不應成為腐朽思想文化滋生、和不良思想言論蔓 延的場所。我國應盡早占領這一新的宣傳陣地,傳播主流價 值觀,積極培育和健全虛擬空間文化市場,大力扶持健康的 文化產品,倡導適合廣大群眾消費水平的虛擬環境下的文化 娛樂活動,增強黨和政府的感召力、影響力。通過大力發展 基于沉浸式收看方式的虛擬現實文化作品,使其成為中華文 化宣傳的重要載體,助力中華文化向海外傳播。
2.完善產業發展環境,加強重點產品品牌建設
研究適應于虛擬現實關鍵技術的測試評價技術,加大對 虛擬現實產品質量評價工作,通過質量抽查、市場監督等多 種方式,建立公平、公正的產業發展環境。培育虛擬現實龍 頭骨干企業,加大對優秀品牌的支持力度,以龍頭企業帶動 虛擬現實產業發展,提高消費市場的認可程度,拉動信息消 費增長。設立專家咨詢委員會,做好虛擬現實產業發展戰略、 頂層設計、重大政策、重大項目、重大問題等方面的咨詢,為產業發展提供咨詢和技術支持。重視知識產權戰略研究, 支持重點企業和科研機構在全球進行高水平的專利布局。
3.提升行業公共服務能力,增強行業協同發展水平
建立產業運行信息平臺,充分發揮行業協會、產業聯盟、 科研院所在數據統計、信息服務方面的作用,跟蹤國內外技 術路徑和產業發展動向,加強行業運行監測分析,為產業發 展提供支撐服務。加強產品質量建設,建設虛擬現實硬件產 品質量監管信息平臺,運用互聯網、大數據等手段加強產品 質量監管,開展質量信用信息在線發布、質量黑名單網上曝 光、質量安全網絡預警,逐步建立新興智能硬件產品標準網 上明示、鑒證制度,引導企業開展品牌創新建設。推動開展 “互聯網+”人工智能-虛擬現實創新創業大賽,為虛擬現實產 業發展提供持續智力資源支持。
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