现在国内外各行各业热烈讨论虚拟现实和元宇宙概念是一件好事,也是促进相关学科进步的催化剂,但作为一项科学研究,我认为最重要的可能不是技术或算法本身的进步,而是传统科学研究思维范式的相关技术,改变人类生活、体育和健康管理模式。上海交通大学计算机科学与工程系教授盛斌接受报纸(www.thepapewr.cn)采访中说。盛斌是教育部人工智能重点实验室、上海人工智能研究院智能医疗技术负责人,国家万人计划青年拔尖人才获得者(Virtual Reality,VR)各个领域都有研究。盛斌研究小组基于上海交通大学第六人民医院院士贾伟平领导的世界上最大的社区糖尿病眼底图像数据库,构建了糖尿病视网膜病变全病程智能诊断系统——DeepDR系统实现糖尿病视网膜病变从轻度到增殖期病变的全过程自动诊断,实时反馈眼底图像质量,识别和划分眼底病变。论文被《Nature》子刊《Nature Communications》选为亮点论文(Editors’Highlights),被认为是最近国际学术界在转型和临床研究领域取得的最重要的技术创新和研究成果之一。
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在虚拟现实领域,盛斌团队从2019年深入参与上海体育学院领导的科技部科技冬奥会重点项目,为中国运动员建立了基于虚拟现实的雪车模拟训练平台。由于雪车滑道成本高,技术要求高,世界上很少有国家有17条雪车滑道,对相关场地资源的极端需求极大地困扰着中国运动员准备比赛。例如,2017年首届中国雪车锦标赛在加拿大卡尔加里举行,因为没有合适的赛道支持。
在上海体育学院王然教授和高炳宏教授的大力支持和帮助下,我们多次征求中国国家队队长、教练和运动员的意见和反馈。目的是面对困扰中国冰雪大规模普及的技术挑战,从根本上通过科技力量推动中国冰雪水平的提高。在科技冬奥会项目的支持下,我们将虚拟环境下的雪车运动训练转变为具有高水平竞技体验效果的虚拟仿真辅助教学和训练系统,而不是游戏,通过真实感图形的建模和渲染、冰雪滑行中的物理仿真和高沉浸式虚拟现实交互。盛斌说。
盛斌笑着说:冰雪运动不应该只属于谷爱玲。虚拟现实技术可以让更多的中国青少年体验到冰雪运动带来的快乐。自2019年起,盛斌领导团队开发的冰雪运动虚拟模拟系统及其教学应用被上海市教育委员会选为上海虚拟模拟教学项目和上海交通大学一流课程。
2022年1月,在北京冬奥会前夕,由上海体育学院副校长王继红、上海交通大学、宝山教育局、上海人工智能研究所联合组建智能体育教育部应用实践社区,任务之一是依托盛斌团队开发冰雪运动虚拟仿真系统,将其推广到上海宝山区各中小学的体育教学和科技体验中,帮助更多的上海青少年了解和热爱冰雪运动。盛斌说:这相当于在他心中留下一点火焰。盛斌说:这相当于在他心中留下一点火焰。
我国长期以来在冬奥会上的竞争表现并不突出。首先,当然没有足够的冰雪地理资源,其次,我知识普及存在不足。盛斌说。不仅在中国,事实上,除了举办冬奥会的国家,很少有国家会建造这种高投入、低产出的专业滑道——大型滑雪场,也可以在比赛结束后转化为民用休闲设施。除了训练比赛,纯专业的赛道真的很难有后续使用的价值。此外,雪车的运动速度一般可达每小时130公里,世界纪录已超过每小时200公里。F1出于安全考虑,对参与者也有很高的专业要求。
对此,盛斌认为,这些运动员之所以成功,是因为他们的身体状况和爱好,无论是钢架雪车、滑雪车还是速滑车。但中国人口众多,WeEn代理体育人才资源丰富,身体素质适合冰雪运动,但受地理气候原因的限制,并不是所有这些人都能在启蒙阶段轻松接触冰雪运动,大量的冰雪天才可能被埋葬,因此,上海交通大学和上海体育学院联合开发的虚拟现实环境冰雪运动模拟系统,可以帮助中国冰雪运动未来的人才储备,帮助他们迈出冰雪人生的第一步。”
盛斌还结合当前热门的元宇宙概念,进一步解释了冰雪运动虚拟模拟系统背后的技术背景,我们的冰雪运动虚拟模拟系统可以看作是冰雪运动教学元宇宙应用,元宇宙可以看作是虚拟现实环境中人类网络生活的表达。虚拟现实中所谓的虚拟,是指以计算机技术为核心,结合相关科学领域,生成虚拟数字环境,提供视觉、听觉、触觉、空间信息等感知;所谓的现实,是指数字虚拟环境及其提供给人们的各种感知信息,可以让人们沉浸其中,产生真实感。”
VR成熟:眩晕尚未完全解决
5G乃至后5G时代,支持VR芯片、传感器、光学元件、显示屏等基础硬件的大规模发展已经具备了成熟的发展条件。使用VR元宇宙概念股公司等设备作为接口Roblox2021年3月上市后,市值达到500亿美元,后字节跳动收购了中国第一家VR厂商Pico再次引起广泛关注。此外,歌尔集团从2012年开始布局VR/AR目前,该行业占据了全球中高端虚拟现实70%的市场份额,率先引进世界领先的12英寸纳米压印生产线,打造世界领先的VR/AR高端光学零部件产业基地。
据IDC2021年11月发布的报告预测,VR头戴设备的出货量将从2020年的500万台增加到2025年的2800多万台。Meta(原Facebook)CEO扎克伯格曾经说过,大约1000万人需要在一个平台上使用和购买VR内容可以使开发人员继续研发和盈利;一旦超过这个门槛,内容和生态系统将实现跨越式发展。
在虚拟现实国内学术生态建设中,虚拟现实国际期刊由中国学术界独立创办Virtual Reality & Intelligent Hardware(VRIH)今年1月底,创刊不到三年,是世界上最广泛、最完整的工程文献数据库EI Compendex收录,并将于今年10月与虚拟现实和图形学领域历史最悠久的著名国际学术会议Computer Graphics International(CGI2022)联合组织元宇宙专辑VRIH盛斌认为,上述事件都证明了中国虚拟现实学术和工业成果在国际上的影响力日益重要。
在设计冰雪运动虚拟仿真系统的过程中,盛斌认识到最微妙的是跨越固有知识领域的限制,对没有任何早期经验的运动进行真实建模和模拟,致力于使用虚拟现实和人工智能技术来最大限度地恢复和再现他人的真实体验和感受。这实际上是元宇宙的魅力之一。要真正做好这件事,除了解决建模、渲染或交互技术的问题外,在系统开发过程中整合其他学科,如运动生理学、冰上运动规则等。”
根据赛迪研究院发布的《2021虚拟现实产业发展白皮书》,目前虚拟现实产业眩晕、交互等关键核心技术尚未突破,VR、AR、MR等终端设备的佩戴舒适度与视觉舒适度与舒适体验还有差距。
至于眩晕,盛斌解释说:本质上,眩晕实际上来自于大脑处理‘不真实信息’时的不适。如果视觉感知不真实,图片闪烁,分辨率低,或者光影效果不正常,会带来不适。目前处理眩晕的技术有很多,但我认为这个问题还没有完全克服。这就是为什么现在很多人说元宇宙,但实际经验仍然卡在设备上。”
终极显示:未来人类数字社会的虚拟现实窗口——元宇宙
早在1965年,计算机图形学之父伊万·萨瑟兰曾发表过一篇题为《终极显示》的文章(The Ultimate Display)显示技术的最终目标是让人们直接沉浸在计算机控制的虚拟环境中,就像生活在现实世界中一样。当时对这种显示技术终极状态的预期仍然是Windows人们可以走进系统窗口Windows里面,就像爱丽丝梦游仙境一样,可以运动,听,看,摸,闻。盛斌说。
这种终极显示思想延续到今天,有句话叫下一代通用计算平台。2016年高盛发布报告《VR与AR:解读下一个通用计算平台(AR增强现实,Augmented Reality)。国泰君安于2022年2月发布报告《MR:下一代通用计算平台通向元宇宙(MR混合现实,Mixed Reality)。盛斌透露,他目前正与上海交通大学讲座教授贾伟平院士团队密切合作,与体育科学、临床医学、心理学、脑科学多学科专家团队合作开展科研研究,开发未来生活中人民健康智能精细管理的精神体系,我希望通过人工智能和虚拟现实来回答困扰科学界多年的问题:现实世界体育锻炼和虚拟世界(元宇宙)VR运动对人类身心健康有什么影响?
盛斌认为,这些努力背后包含了他坚持的科研信念,如果我们最终通过与机器的沟通与机器沟通AR、VR或MR这样,虚拟大数据和高性能通用计算平台,虚拟仿真和人工智能可以充分利用多学科交叉知识,模拟和预测现实世界和人体状态变化的规律。
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