推薦序

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，簡(jiǎn)稱 VR），是利用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的技術(shù)，為使用者提供視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者可以身臨其境般及時(shí)地觀察三維空間內(nèi)的事物。VR 是多種技術(shù)的綜合，包括實(shí)時(shí)三維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，廣角（寬視野）立體顯示技術(shù)，對(duì)使用者頭、眼和手等的追蹤技術(shù)，以及觸覺反饋、立體聲、網(wǎng)絡(luò)傳輸、聲音輸入與輸出技術(shù)等。

幾十年來，VR 技術(shù)已經(jīng)深入人類生活的方方面面。憑借其技術(shù)和各類設(shè)備，人們可以暢游電子游戲中光怪陸離的幻想世界；可以成為全能音樂家，一個(gè)人組建一支樂隊(duì)；可以體驗(yàn)真實(shí)的電影場(chǎng)景，而不只是做一個(gè)觀眾；可以進(jìn)入別人的夢(mèng)想王國(guó)，直接地感受別人的內(nèi)心世界并和他互動(dòng)。

VR 不僅可以帶給我們豐富的娛樂體驗(yàn)，還具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。通過 VR 實(shí)現(xiàn)的外科治療模擬器極大地提高了醫(yī)生的業(yè)務(wù)熟練度，對(duì)治療結(jié)果預(yù)測(cè)有十分重要的意義；VR 在室內(nèi)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，幫助消費(fèi)者在 VR 中體驗(yàn)各種可能的家居功能和改造，這本書中提到的日本廚房設(shè)計(jì)工具就是一例；VR 還可以用于能源勘探，書中提及的早期可視化地理數(shù)據(jù)模型就已經(jīng)應(yīng)用于開發(fā)不同的鉆井策略；城市規(guī)劃中，VR 的應(yīng)用十分廣泛，它不僅能用于規(guī)劃建筑，在高速公路和橋梁建設(shè)方面也有著非常廣闊的應(yīng)用前景；VR 還能用于各類運(yùn)輸工具的設(shè)計(jì)開發(fā)，波音公司就是關(guān)鍵的"增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)"的早期驅(qū)動(dòng)者之一，而且我們所乘坐的每一輛商用車輛幾乎都采用了 VR 原型；VR 在精神病學(xué)中的一個(gè)重要應(yīng)用在于幫助醫(yī)生進(jìn)入虛擬病人的身體，將抽象的精神問題轉(zhuǎn)化為具體形象的神經(jīng)動(dòng)作；VR 在軍事工業(yè)中的應(yīng)用謹(jǐn)慎而廣泛，虛擬環(huán)境的構(gòu)建、創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙軍人的恢復(fù)性訓(xùn)練中，都不乏 VR 的身影……

隨著 VR 在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛、深入，承載 VR 的相關(guān)工具也得以發(fā)展進(jìn)化。貫穿這本書的 VR 頭戴設(shè)備就是基本的同時(shí)非常重要的工具之一。頭戴設(shè)備利用頭部追蹤來改變圖像的視角，體驗(yàn)者的視覺系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)感知系統(tǒng)之間就聯(lián)系了起來，感覺更逼真。體驗(yàn)者不僅可以通過雙目立體視覺去認(rèn)識(shí)環(huán)境，而且可以通過頭部的運(yùn)動(dòng)去觀察環(huán)境。但是這種視覺主導(dǎo)設(shè)備中幾乎不存在任何交互，從視覺主導(dǎo)過渡到信息時(shí)代，在 VR 中，一個(gè)人的眼睛越來越不重要。

VR 數(shù)據(jù)手套的出現(xiàn)使體驗(yàn)者可以與虛擬世界進(jìn)行交互，并對(duì)其產(chǎn)生影響。通過 VR 手套，我們可以觸摸虛擬世界，用雙手對(duì)虛擬世界產(chǎn)生真實(shí)的影響。人類用雙手實(shí)現(xiàn)進(jìn)化，虛擬世界也需要如此，但 VR 手套的一個(gè)嚴(yán)重的問題就是手臂疲勞。此外，計(jì)算機(jī)速度不夠快，跟不上手部的移動(dòng)速度，因此體驗(yàn)者會(huì)下意識(shí)地大大減緩自己的動(dòng)作，保證緩慢的傳感器和計(jì)算機(jī)圖形處理器能跟得上，大部分體驗(yàn)者都會(huì)經(jīng)歷時(shí)間扭曲。

當(dāng)然，手不是人體單一的輸入設(shè)備，杰倫·拉尼爾一直在嘗試用舌頭作為輸入設(shè)備。他相信人們很快就能學(xué)會(huì)控制舌頭界面，實(shí)現(xiàn)一次控制多個(gè)連續(xù)參數(shù)。舌頭的靈活度各不相同，但是大多數(shù)人的舌頭都可以大幅度變形，所以它有一天可能會(huì)成為指導(dǎo)虛擬世界中幾何設(shè)計(jì)過程的方式。

不同于以上將視覺和觸覺等作為輸入途徑的方式，數(shù)據(jù)衣能帶給我們更為深刻的體驗(yàn)。當(dāng)我們?cè)?VR 中編織新的身體時(shí)，我們也將延展大腦，這會(huì)是虛擬世界冒險(xiǎn)的核心，其深刻的意義可能在于--與身體連接的大腦的大部分覺醒。

當(dāng)前我國(guó)正處于深入實(shí)施《中國(guó)制造 2025》，建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)的重要時(shí)期。VR、產(chǎn)品和服務(wù)既是制造業(yè)新的戰(zhàn)略性發(fā)展方向，也是支撐制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、模式轉(zhuǎn)變的重要手段。面對(duì)快速發(fā)展的 VR和應(yīng)用，我國(guó)需要更加重視它對(duì)實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要推動(dòng)作用，加大政策支持力度，加速突破關(guān)鍵核心技術(shù)，力爭(zhēng)在制造業(yè)與VR 的共同發(fā)展進(jìn)程中，形成新的競(jìng)爭(zhēng)力和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

國(guó)家制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)

序言 虛擬現(xiàn)實(shí)的時(shí)刻

20 世紀(jì) 80 年代末的一天，一個(gè)大信封被投進(jìn)了加州雷德伍德城一家初創(chuàng)技術(shù)公司大門的投信口里。信封上標(biāo)有請(qǐng)勿用 X 射線掃描的醒目字樣，內(nèi)附一個(gè)軟盤，存有一整個(gè)城市的數(shù)字模型。我們已經(jīng)為此等了一個(gè)上午。拉尼爾，拿到啦！快去實(shí)驗(yàn)室！伴隨著呼喊聲，一名工程師跑過來?yè)屪吡诵欧猓�撕開它，跑向?qū)嶒?yàn)室，將軟盤插入計(jì)算機(jī)。

此時(shí)，我要開始進(jìn)入一個(gè)全新的虛擬世界了。

我瞇起眼睛看著屏幕上自己的手，在湛藍(lán)的天空下，我巨大的手掌遮蓋了整個(gè)西雅圖市區(qū)，從我的手腕到指尖，可能有 1 000 英尺

的距離。

當(dāng)然，這里的漏洞顯而易見。一只手的大小應(yīng)該剛好能撿起一個(gè)蘋果或棒球，它不會(huì)比摩天大樓還大。你不該用英尺這種單位計(jì)量手的長(zhǎng)度，更不用說上千英尺。

這是一個(gè)抽象的城市。在 VR 的早期階段，大部分的建筑形象都用橡皮泥模型代表，而這些色彩對(duì)西雅圖來說太過鮮艷、熱鬧，白色的霧也太過均勻而顯得不太真實(shí)。

我的直接反應(yīng)是要修補(bǔ)這個(gè)漏洞，但我還是花了一點(diǎn)時(shí)間來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。我飛了下來，試圖在波光粼粼的普吉特海灣輕輕推動(dòng)一艘渡輪。成功了！我竟然控制住了這只手，簡(jiǎn)直出人意料。

雖然它大得嚇人，但我仍然可以操控自如。VR 中偶爾出現(xiàn)的漏洞恰恰展示了人們與世界和彼此相互關(guān)聯(lián)的新方式，這是奇妙的時(shí)刻。每當(dāng)此時(shí)，我都會(huì)停下來思索，企圖

抓住一閃而過的靈感。在遇到過數(shù)次 VR 漏洞后，你不得不問自己：是誰在虛無中停

留，經(jīng)歷了這種種？是你，但又不完全是你。當(dāng)你可以通過虛擬技術(shù)改變你的身體甚至整個(gè)世界時(shí)，你自己還剩下些什么？通過一根從天花板上懸掛垂下的回線，電纜將我的眼機(jī)（EyePhone）連接到一排冰箱般大小的計(jì)算機(jī)上，這些計(jì)算機(jī)的降溫風(fēng)扇發(fā)出隆隆的轟鳴聲。我戴著數(shù)據(jù)手套。綴有光纖傳感器的光滑的黑色網(wǎng)眼織物和更粗的電纜，將我的手腕與天花板上的圓環(huán)相連。燈光點(diǎn)點(diǎn)，屏幕閃爍。眼機(jī)的橡膠環(huán)在我的眼周留下了濕潤(rùn)的紅色凹痕。

我置身于這個(gè)奇特的世界中，充滿了新奇感，然后我又回到現(xiàn)實(shí)，回到我們的實(shí)驗(yàn)室。目之所及的是老舊的壁毯和來自太空時(shí)代的廉價(jià)仿木紋書桌，這些是硅谷建筑中常見的物品，充斥著絲絲鋁金屬的氣味和臟水味。

一群技術(shù)怪才湊在一起，躍躍欲試。一個(gè)穿著短夾克衫的大胡子壯漢陷在扶手椅中一動(dòng)不動(dòng)。湯姆一直表現(xiàn)出充分的職業(yè)素質(zhì)和分析能力，雖然就在幾分鐘前，他還告訴我他整夜都在瘋狂地探索虛擬舊金山。安似乎在想：天啊，為什么我又成了這間屋子里僅存的成年人！

像西雅圖嗎？

有點(diǎn)兒，我說道，這……很奇妙。所有人都湊在計(jì)算機(jī)屏幕前。我們的項(xiàng)目中每一次微小的迭代都會(huì)帶來改進(jìn)。有一個(gè)漏洞。人物的手太大了大了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)。

單單是我的手在 VR 里穿梭，也讓我樂此不疲。當(dāng)你置身其中時(shí)，就不僅僅是一個(gè)觀察者了，你是當(dāng)事人。但要確定虛擬的手應(yīng)該怎樣抓住虛擬的東西，每個(gè)微小的功能細(xì)節(jié)都不容忽視。

虛擬指尖可能會(huì)不小心穿過要拿起的物體，但在避免這種情況時(shí)，又可能無意中將手變得過分龐大。在這個(gè)全新的世界中，一切都相互關(guān)聯(lián)，每一次規(guī)則的調(diào)整都可能產(chǎn)生令人驚訝的超現(xiàn)實(shí)漏洞。

漏洞是 VR 中的夢(mèng)境，它們改變了你。

在這一時(shí)刻，這只巨大的手不僅改變了我對(duì) VR 的感受，而且改變了我對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的感受。此時(shí)，在這個(gè)房間里，我的朋友看起來就像半透明的生命體，有節(jié)奏地跳動(dòng)著，透明的眼睛里滿是真意。這不是幻覺，而是感知的升華。

現(xiàn)實(shí)世界在新的視角中展現(xiàn)。