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虛擬現實
增強現實
 
 

虛擬現實市場發展迅速 VR教育前景可觀

日期:2016/10/9

無論是在各行各業的應用,還是資本的追捧,虛擬現實(Virtual Reality VR)都是現在熱門話題。那么,VR的本質到底是什么?VR將發展如何?又有哪些關鍵概念?這些都成為業界關注的焦點。

  信息技術新階段產物

  VR是認識世界的一種科學方法,通過虛擬技術,我們可以完成對現實世界的抽象、模擬、仿真,是人類探索世界、科學實驗的重要方法。虛擬現實技術以不同的方式在我們生活中早已出現。比如,我們聽老人們講故事,這些故事就是他們從現實中虛擬出來的,我們可以把其看作一維信息的虛擬現實;我們看繪畫,用色彩繪制生成一個光與影的世界,這是二維信息的虛擬現實;電影是film+movie,“移動的畫片”生成一個更加近似現實的世界。電影技術為我們構成了三維信息的虛擬現實。

近年來,3D電影在國內大范圍上映。VR和3D電影有何區別?3D電影提供了觀眾沉浸的環境,但是它不能交互,體驗者是被動接受導演團隊制訂好的情節。而虛擬現實強調的是以使用者為中心,和系統的交互和發揮想象力。

  從古到今,雖然我們經歷的虛擬技術不同,虛擬效果不同,但是通過虛擬現實,體驗另外非同現實人生的目標一致。通過虛擬現實技術,我們可以實現對現實的仿真、對未知的虛擬、對過去的回顧、對未來的想象。

  因此,虛擬現實是信息技術發展到新階段的產物,是信息技術未來發展的重要方向。也就是說,虛擬現實不是空穴來風,而是一種應運而生、水到渠成的技術和產業。現在的虛擬現實和過去不一樣的只是新技術。

  隨著VR的興起,一起發展流行的有AR、MR、AI等概念。關于“VR元年”的說法,我覺得這只說對了一半。不是虛擬現實誕生,而是為了闡述虛擬現實這一事物受到關注掀起了高潮?!癡R元年”以后如何發展?我想任何科技的發展,都有一個規律──多年的積累,厚積薄發,才能爆出高潮。最終,進入常態,在國民經濟、人民生活中得到廣泛應用,就有持續發展的基礎和動力。

  接地氣并應用廣泛的技術

  作為一種新的信息技術,VR到底可以應用在哪些領域呢?

  實際上,能夠通過虛擬現實技術實現的環境,就能應用虛擬現實。隨著虛擬現實技術的發展,我們可以模擬出任何的實體模型,也可以構造柔體模型,用他們構成近乎逼真的現實。虛擬現實是一種體驗,需要體驗的人們就是虛擬現實的用戶。所以虛擬現實是一個接地氣、應用廣泛的技術。

  虛擬現實在醫療方面的應用也是很重要的。虛擬手術,精準醫療都需要虛擬現實技術的支持。例如,把病人的大腦用虛擬現實技術建模,用3D技術打印出來,醫生在虛擬環境下先行操練,然后再給病人做手術,這可以定制個性化的手術方案,對提高手術成功率大有幫助。

  虛擬現實也可以應用在商業領域,遠程電子購物時,如果把虛擬現實用進去,看到的是一個近乎真實的東西,并可以體驗。此外,在國防、虛擬社交、娛樂方面,VR也有重要應用。

  虛擬現實在教育上的應用在國內外都是成功的典范。教育本身就是一種“知與行”共同前進的事情,認識來自實踐,學習需要體驗。

  在現代教育技術的發展上,我們經歷了基于廣播電視的遠程學習D-Learning、基于電腦和互聯網的電子學習E-Learning,以及利用現代通信終端設備進行移動學習的M-Learning階段。這些教育技術的發展,分別實現了教師與學生的時空分離、遠程的面授教學、隨時隨地進行自由的學習等教育改革,是信息時代新技術對傳統教育一次又一次的沖擊。然而,這些沖擊并未撼動目前的傳統教育。

  現在人們在推MOOCs,MOOCs是通過網絡教導學生的課程,一個教授可給數千萬名學生上課。MOOCs將最好的課程送到了“渴望學習”的人們面前,解決了資源共享,商業化運作成功。但是,和傳統教學比較,MOOCs授課不能解決教學內容和知識的可視化,它的教學過程缺乏情境,沒有沉浸感;教學過程缺乏交互(教師與學生、學生與學生、學生與環境);教學模式及評價方法有待提高。而虛擬現實在這些方面能實現交互、沉浸感,所以虛擬現實是教育領域取得新變革的重要技術。

  V-Learning帶來教育界新革命

  從人類知識的獲取來看,來自視覺的認知信息占83%,其余感官的獲取量占17%,而且視覺信息持久性更長。近年發展起來的可視化技術和虛擬現實技術為教學教育提供了新的方法。

  沿襲教育技術的發展,我們把基于虛擬現實與可視化技術的教育叫做V-Learning。這種虛擬學習是用可視化的方法表述學習內容,在虛擬現實環境中交互學習。V-Learning的推進,將有效地改善教學的可視化、興趣化、互動教育,進而提升學生素質培養,能力培養,帶動中國教育理念、教育方法、教學方式的革命。

  在虛擬現實應用方面,VR應用在體驗上做得都比較好。V-Learning是基于虛擬現實及可視化技術的新型教育教學模式,從D-Learning發展到V-learning,是觀念和技術的進步。與前三個階段相比,V-Learning最主要的特點是體驗,由于設備不同,體驗式的教學內容、教學方式、教學的實驗手段、教學管理都不一樣,對學生的測評也應該進入另一個階段。

  V-Learning主要的問題是教學內容的改革,以及教學過程的改革、教學效果的評價。教學內容是知識可視化方法,完成數字教學資源的建模方法?;諶堤逕?、醫學影像數據、參數方程、序列圖像的生產,也可以模型共享下載,3D打印技術完成實物教學資源的生成方法,組織開展知識的可視化方法和可視化技術的研究,形成一套行之有效的教學虛擬模型資源庫和運行平臺系統。

  推廣虛擬教育須多方合作

  結合中小學的學習和創新,我們研制了一個維樂(WiLe)學習系統,即VirtualReality Visualisation和起來兩個V,構成了Wi,學習環境是LE,即LearningEnvironment。它可以為基礎教育提供一種基于虛擬現實和可視化的教學技術學習方法。這也是研究面向現代教育的虛擬現實的理論和方法,解決現實中的關鍵技術問題。

  在數學學習中,函數和幾何模型的關聯需要充分的想象力,但是在維樂系統,數學公式和它的模型是系統計算顯示來的,改變有關參數,展示出模型就發生了變化。數學問題可視化,虛擬交互改變了原來的學習數學僅憑想象。通過軟件學習立體幾何學,并演示各個形狀及其公式。學習物理的電磁學,學生可在攝像頭前擺出手勢,程序可識別手勢并在3D場景內生成手部模型,學生可用手與磁場進行虛擬交互,旋轉虛擬磁鐵模型,觀察電磁變化。

  通過虛擬系統,可以精細地觀察人體結構,演繹生命現象。我們通過體感設備捕捉人臉正面深度信息,提取特征點驅動模板人臉面皮三維變形,得到用戶的三維頭部信息,另外提供候選發型模板多套,可進行交互添加,生成用戶本身的三維頭像;可觀察人體頭部器官不同尺度下的三維模型,包括面皮、肌肉、血管、大腦皮層以及顱骨等,并在旁以浮動文字、圖片、視頻等資料展現頭部相關知識點;依據科學成果,對大腦功能分區進行不同顏色的劃分,通過體感設備對人體動作進行識別,顯示對應大腦功能分區。

  類似這樣的應用還有很多。從構建V-learning學習環境與推廣的難點來看,包括內容上的問題,硬件上的問題,軟件上的問題。舉例來說,數學課程所用的虛擬現實系統和歷史課程用的虛擬現實系統并不一樣,因此做這些事心要沉得下去,而不僅僅是炒概念。而且還有一個循序漸進的過程,開始容易,慢慢再深入就需要攻堅破難了。

  虛擬教育很好,但需要得到政府引導,破舊立新,需要有敢為天下先勇氣。虛擬教育是一場教育革命,教師應該是教育革命的主力軍。虛擬教育是一場技術革命,教育信息化的發展新階段,公司要投入,既要有技術上的創新,也要進行商業化運作。這是利國利民利己的好事,大家會有極大的熱情。簡言之,專業教師、政府、公司三方面結合起來,才能讓V-Learning取得比較滿意的成果。

 

 

 
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