現在國內外各行各業熱烈討論虛擬現實和元宇宙概念是一件好事,也是促進相關學科進步的催化劑,但作為一項科學研究,我認為最重要的可能不是技術或算法本身的進步,而是傳統科學研究思維范式的相關技術,改變人類生活、體育和健康管理模式。上海交通大學計算機科學與工程系教授盛斌接受報紙(www.thepapewr.cn)采訪中說。盛斌是教育部人工智能重點實驗室、上海人工智能研究院智能醫療技術負責人,國家萬人計劃青年拔尖人才獲得者(Virtual Reality,VR)各個領域都有研究。盛斌研究小組基于上海交通大學第六人民醫院院士賈偉平領導的世界上最大的社區糖尿病眼底圖像數據庫,構建了糖尿病視網膜病變全病程智能診斷系統——DeepDR系統實現糖尿病視網膜病變從輕度到增殖期病變的全過程自動診斷,實時反饋眼底圖像質量,識別和劃分眼底病變。論文被《Nature》子刊《Nature Communications》選為亮點論文(Editors’Highlights),被認為是最近國際學術界在轉型和臨床研究領域取得的最重要的技術創新和研究成果之一。
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在虛擬現實領域,盛斌團隊從2019年深入參與上海體育學院領導的科技部科技冬奧會重點項目,為中國運動員建立了基于虛擬現實的雪車模擬訓練平臺。由于雪車滑道成本高,技術要求高,世界上很少有國家有17條雪車滑道,對相關場地資源的極端需求極大地困擾著中國運動員準備比賽。例如,2017年首屆中國雪車錦標賽在加拿大卡爾加里舉行,因為沒有合適的賽道支持。
在上海體育學院王然教授和高炳宏教授的大力支持和幫助下,我們多次征求中國國家隊隊長、教練和運動員的意見和反饋。目的是面對困擾中國冰雪大規模普及的技術挑戰,從根本上通過科技力量推動中國冰雪水平的提高。在科技冬奧會項目的支持下,我們將虛擬環境下的雪車運動訓練轉變為具有高水平競技體驗效果的虛擬仿真輔助教學和訓練系統,而不是游戲,通過真實感圖形的建模和渲染、冰雪滑行中的物理仿真和高沉浸式虛擬現實交互。盛斌說。
盛斌笑著說:冰雪運動不應該只屬于谷愛玲。虛擬現實技術可以讓更多的中國青少年體驗到冰雪運動帶來的快樂。自2019年起,盛斌領導團隊開發的冰雪運動虛擬模擬系統及其教學應用被上海市教育委員會選為上海虛擬模擬教學項目和上海交通大學一流課程。
2022年1月,在北京冬奧會前夕,由上海體育學院副校長王繼紅、上海交通大學、寶山教育局、上海人工智能研究所聯合組建智能體育教育部應用實踐社區,任務之一是依托盛斌團隊開發冰雪運動虛擬仿真系統,將其推廣到上海寶山區各中小學的體育教學和科技體驗中,幫助更多的上海青少年了解和熱愛冰雪運動。盛斌說:這相當于在他心中留下一點火焰。盛斌說:這相當于在他心中留下一點火焰。
我國長期以來在冬奧會上的競爭表現并不突出。首先,當然沒有足夠的冰雪地理資源,其次,我知識普及存在不足。盛斌說。不僅在中國,事實上,除了舉辦冬奧會的國家,很少有國家會建造這種高投入、低產出的專業滑道——大型滑雪場,也可以在比賽結束后轉化為民用休閑設施。除了訓練比賽,純專業的賽道真的很難有后續使用的價值。此外,雪車的運動速度一般可達每小時130公里,世界紀錄已超過每小時200公里。F1出于安全考慮,對參與者也有很高的專業要求。
對此,盛斌認為,這些運動員之所以成功,是因為他們的身體狀況和愛好,無論是鋼架雪車、滑雪車還是速滑車。但中國人口眾多,WeEn代理體育人才資源豐富,身體素質適合冰雪運動,但受地理氣候原因的限制,并不是所有這些人都能在啟蒙階段輕松接觸冰雪運動,大量的冰雪天才可能被埋葬,因此,上海交通大學和上海體育學院聯合開發的虛擬現實環境冰雪運動模擬系統,可以幫助中國冰雪運動未來的人才儲備,幫助他們邁出冰雪人生的第一步。”
盛斌還結合當前熱門的元宇宙概念,進一步解釋了冰雪運動虛擬模擬系統背后的技術背景,我們的冰雪運動虛擬模擬系統可以看作是冰雪運動教學元宇宙應用,元宇宙可以看作是虛擬現實環境中人類網絡生活的表達。虛擬現實中所謂的虛擬,是指以計算機技術為核心,結合相關科學領域,生成虛擬數字環境,提供視覺、聽覺、觸覺、空間信息等感知;所謂的現實,是指數字虛擬環境及其提供給人們的各種感知信息,可以讓人們沉浸其中,產生真實感。”
VR成熟:眩暈尚未完全解決
5G乃至后5G時代,支持VR芯片、傳感器、光學元件、顯示屏等基礎硬件的大規模發展已經具備了成熟的發展條件。使用VR元宇宙概念股公司等設備作為接口Roblox2021年3月上市后,市值達到500億美元,后字節跳動收購了中國第一家VR廠商Pico再次引起廣泛關注。此外,歌爾集團從2012年開始布局VR/AR目前,該行業占據了全球中高端虛擬現實70%的市場份額,率先引進世界領先的12英寸納米壓印生產線,打造世界領先的VR/AR高端光學零部件產業基地。
據IDC2021年11月發布的報告預測,VR頭戴設備的出貨量將從2020年的500萬臺增加到2025年的2800多萬臺。Meta(原Facebook)CEO扎克伯格曾經說過,大約1000萬人需要在一個平臺上使用和購買VR內容可以使開發人員繼續研發和盈利;一旦超過這個門檻,內容和生態系統將實現跨越式發展。
在虛擬現實國內學術生態建設中,虛擬現實國際期刊由中國學術界獨立創辦Virtual Reality & Intelligent Hardware(VRIH)今年1月底,創刊不到三年,是世界上最廣泛、最完整的工程文獻數據庫EI Compendex收錄,并將于今年10月與虛擬現實和圖形學領域歷史最悠久的著名國際學術會議Computer Graphics International(CGI2022)聯合組織元宇宙專輯VRIH盛斌認為,上述事件都證明了中國虛擬現實學術和工業成果在國際上的影響力日益重要。
在設計冰雪運動虛擬仿真系統的過程中,盛斌認識到最微妙的是跨越固有知識領域的限制,對沒有任何早期經驗的運動進行真實建模和模擬,致力于使用虛擬現實和人工智能技術來最大限度地恢復和再現他人的真實體驗和感受。這實際上是元宇宙的魅力之一。要真正做好這件事,除了解決建模、渲染或交互技術的問題外,在系統開發過程中整合其他學科,如運動生理學、冰上運動規則等。”
根據賽迪研究院發布的《2021虛擬現實產業發展白皮書》,目前虛擬現實產業眩暈、交互等關鍵核心技術尚未突破,VR、AR、MR等終端設備的佩戴舒適度與視覺舒適度與舒適體驗還有差距。
至于眩暈,盛斌解釋說:本質上,眩暈實際上來自于大腦處理‘不真實信息’時的不適。如果視覺感知不真實,圖片閃爍,分辨率低,或者光影效果不正常,會帶來不適。目前處理眩暈的技術有很多,但我認為這個問題還沒有完全克服。這就是為什么現在很多人說元宇宙,但實際經驗仍然卡在設備上。”
終極顯示:未來人類數字社會的虛擬現實窗口——元宇宙
早在1965年,計算機圖形學之父伊萬·薩瑟蘭曾發表過一篇題為《終極顯示》的文章(The Ultimate Display)顯示技術的最終目標是讓人們直接沉浸在計算機控制的虛擬環境中,就像生活在現實世界中一樣。當時對這種顯示技術終極狀態的預期仍然是Windows人們可以走進系統窗口Windows里面,就像愛麗絲夢游仙境一樣,可以運動,聽,看,摸,聞。盛斌說。
這種終極顯示思想延續到今天,有句話叫下一代通用計算平臺。2016年高盛發布報告《VR與AR:解讀下一個通用計算平臺(AR增強現實,Augmented Reality)。國泰君安于2022年2月發布報告《MR:下一代通用計算平臺通向元宇宙(MR混合現實,Mixed Reality)。盛斌透露,他目前正與上海交通大學講座教授賈偉平院士團隊密切合作,與體育科學、臨床醫學、心理學、腦科學多學科專家團隊合作開展科研研究,開發未來生活中人民健康智能精細管理的精神體系,我希望通過人工智能和虛擬現實來回答困擾科學界多年的問題:現實世界體育鍛煉和虛擬世界(元宇宙)VR運動對人類身心健康有什么影響?
盛斌認為,這些努力背后包含了他堅持的科研信念,如果我們最終通過與機器的溝通與機器溝通AR、VR或MR這樣,虛擬大數據和高性能通用計算平臺,虛擬仿真和人工智能可以充分利用多學科交叉知識,模擬和預測現實世界和人體狀態變化的規律。