虛擬現實技術應用前景廣闊

虛擬現實(VR)是近些年來新崛起的技術，這種技術借助於光學設備制造虛擬影像，建立起一種類似真實的影像場景。從狹義上講，虛擬現實指的是借助設備(比如頭盔、眼鏡等)制造一種封閉性的虛擬場景，與之相比，增強現實(AR)就要開放一些，它借助拍攝、顯示設備將現實的影像與設備中預設的影像一塊兒顯示出來，除了設備制造的虛擬影像以外，真實影像也被拍攝入設備中，兩者疊加，形成虛擬影像與真實影像雜合在一起的複合影像。而混合現實(MR)從技術上講是增強現實的高級階段，它本質是增強現實的技術，但從達成的影像質量上看，虛擬影像與現實影像能夠達成基本一致的效果，兩者間的差異可以有選擇性地忽視，這就從實際上造成了虛擬影像與現實影像的真正融合。

在影像中，我們分不出來或者沒有必要分出來現實的和虛擬的區別，從而抬高了虛擬影像的地位，使其達到一種不是現實但像似現實的效果，進而在很多方面執行現實影像的作用。從目前技術發展來看，VR、AR、MR在虛擬效果上不斷向現實延伸，最終達到的目標是替換現實或與現實影像不分。從技術上看，VR在慢慢成熟，而AR還在探索階段，MR更是需要時間才能得到比較大的發展。這裏從其作用於現實方式的角度將其視為一種整體性的虛擬現實技術。

我們往往把虛擬現實看作一種技術形式，並且認為所有的技術都是服務於人的生活的，它可能對生活產生正面作用，也會產生負面作用，重要的是如何消除負面作用。這樣的看法無可厚非。虛擬現實的確是為了服務於生活而創造的，或至少是以這樣的名義進行的。當虛擬現實技術還不成熟的時候，我們更多看到它給生活帶來的好處，如可以解決一系列的難題，技術會讓生活變得更好。無論人文研究者怎樣以一種保守的姿態提醒新技術可能帶來的人性傷害，技術帶給生活的力量都是不可阻擋的。但是，一旦虛擬現實技術成熟，成為生活中不可或缺的要素的時候，它的負面基因往往就顯示出來，這時對它的批判開始成為普遍的聲音，但這時它本身已經成為生活的一部分，無論如何都不可能再消除掉。從效果上看，批判(包括意識形態批判和文化批判)是一種規約科學技術的方法，可以防止技術過於泛濫，缺乏節制。從電話、廣播、電視、互聯網等幾種新技術形式的發展中，我們都能看到這樣的一個潛在的作用形式。

每一種新技術都會產生與之相適應的藝術形式，一旦虛擬現實在技術上成熟，新的藝術形式將成為最引人注目的藝術形式，它不僅改變電影的形態，連表演、導演、音效、畫面等都將同時被改變。

一切虛擬現實技術都不僅僅生產影像，從影像的逼真和創造性來看，它不僅僅是一種技術形式，更是一種藝術形式。只是在起始階段，我們更傾向於把它看作技術，而不看作藝術。因為技術的形式是確定的，而它作為一種藝術形式卻是新的，此前不存在此種介質上的藝術呈現，而這一藝術呈現需要一定的時間為自己獲得藝術認證而努力。如果我們把虛擬現實看作一種藝術形式，那么它就不是在討論技術細節問題，而是從一種整體的影像形態來衡量它與現實影像的關系。只有從整體影像的角度，我們才有可能將虛擬現實視為藝術。但即便如此，這一認證的路還很漫長，因為一種虛擬的影像成為藝術必須經過既有藝術觀念的批判，同時它也必然運用它在文化生活中獲得的成功來說服(一定程度上是逼迫)既有藝術規制將它容納進藝術范圍之中。

從藝術與現實關系角度來看，虛擬現實將為我們提供技術形式演變為藝術形式的典范道路。一般的影像往往以現實為基礎，它們模仿現實，並且改造現實，從而形成某種影像，比如繪畫、攝影、電影等等，這些"如實"反映給我們，造成了真實的感覺，它們被認為是以真實為基礎產生的。即便我們承認這樣的觀念，並且將這種觀念平移到虛擬影像上來，也就是即便我們相信虛擬影像來自於現實，但是它的作用也是完全不同凡響的，超出此前的使用方式。虛擬現實藝術在起步階段會受到歡迎的一個原因是:它還沒有達到成熟階段那種虛擬與真實不分的程度，虛擬影像和真實影像還可輕易地區分開來，這也帶來一種安全感:畢竟我們還是可以控制的。但可以想見，這樣的控制隨著技術的發展會逐漸失效，而這一過程越明顯，它所蘊含的危險就越被人們關注到，人們的反對聲浪也會越強烈。

就目前而言，虛擬現實在技術上經過發展，已經開始趨向成熟。從目前來看，人們的心態還處於好奇的階段，虛擬現實影像所帶來的沖擊還沒有真正引起文化生活的海嘯，但虛擬現實影像對現實影像的替代所引起的文化方面的不適將很快引起注意。如果說以往各類技術是對人的身體的改造和融入的話，那么以互聯網和虛擬現實技術為基礎的技術就是以一種刺入的方式進入身體和社會文化的。區分的標准是時間因素。以往的技術，比如早期的筆紙等書寫工具都是需要長期的社會准備和文化准備，最後才成為一種普遍交流的工具;而現代以來，傳播和交流的工具普及的速度越來越快，電波的利用、汽車飛機的發明、廣播和電視的出現，等等，都呈現出越來越快速的普及速度，互聯網更進一步地強化了這一趨向，從互聯網出現到幾乎將所有人網羅在內，形成一個"地球村"，只用了20年左右的時間。

當人們普遍入"網"的時候，文化心理上的不適應是非常明顯的，上網時間太長被當作一種叫作"網癮"的病，這個病被普遍談論，各種生理和心理的治療手段都輪番拿出來當作"治療"的利器擺弄一番。但無論怎樣都無法阻擋"網癮"者的前赴後繼。我們所有的城市都在努力建設充滿各個城市空間的無線網絡，讓人們可以24小時在網中，因為如果不能隨時聯網，人們就會發現很不方便，若幹年前把這種不方便的感覺叫作"心理依賴"。而"網癮"呢?再也沒有了。當網絡成為生活普遍配置的時候，以前的"病"就不再是病。從實際情況來看，"症狀""加重"了，"病"卻消失了。變化的是社會觀念。

虛擬現實技術是重要的新興信息技術，與制造業融合發展的前景廣闊，有望成為未來創新制造業發展模式、提升制造業競爭力的新工具、新動力。

要推進制造強國戰略、實現制造業轉型升級，離不開新一代信息技術的應用。虛擬現實技術的出現和發展，給制造業研發設計、生產制造、經營管理、銷售服務等全產業鏈創新發展提供了新工具、新方法，也為兩化深度融合帶來了新抓手、新動力。

隨著虛擬現實技術與產業的共同發展，制造業虛擬現實技術的應用案例不斷湧現，以中國一拖集團有限公司(簡稱：一拖集團)為例，該公司應用本土企業曼恒數字研發的“數字化虛擬現實顯示系統”，打造出虛擬裝配車間，可實現360度內部全景漫遊，為我國大型農業裝備制造行業發展注入了新鮮血液和強大力量。我國必須把握機遇，加大對這一技術的推動力度，助力制造業朝著數字化、網絡化、智能化的方向轉型升級。

虛擬現實技術可以展現產品的立體面貌，使研發人員能夠全方位構思產品的外形、結構、模具及零部件配件使用方案。特別是在飛機、汽車等大型裝備產品的研制過程中，運用虛擬現實技術能大幅提升對空氣動力學的把握和產品性能的精准性。波音公司將虛擬現實技術應用於777型和787型飛機的設計上，通過虛擬現實的投射和動作捕捉技術，完成了對飛機外型、結構、性能的設計，所得到的方案與實際飛機的偏差小於千分之一英寸。據統計，采用虛擬現實技術設計的波音777飛機，設計錯誤修改量減少了90%、研發周期縮短了50%、成本降低了60%。

在裝配環節，虛擬現實技術目前主要應用於精密加工和大型裝備產品制造領域，通過高精度設備、精密測量、精密伺服系統與虛擬現實技術的協同，能夠實現細致均勻的工件材質、恒溫恒濕潔淨防震的加工環境，以及系統誤差和隨機誤差極低的加工系統間的精准配合，從而提高裝備效率和質量。一拖集團應用本土企業曼恒數字研發的“數字化虛擬現實顯示系統”，打造出虛擬裝配車間，可實現360度內部全景漫遊，既能多角度觀察每個裝配工位，又能精准跟蹤裝配工件的生產工藝流程，為我國大型農業裝備制造行業發展注入了新鮮血液和強大力量。

虛擬現實技術應用於複雜系統的檢修工作中，能夠實現從出廠前到銷售後的全流程檢測，並突破空間限制、縮短時間需要，提高服務效率、拓展服務內容、提升服務質量，將制造業服務化推向新的階段。例如，美國福特公司聯合克萊斯勒公司與IBM合作開發了應用於汽車制造的虛擬現實環境，在汽車出廠前就可檢驗其存在的設計缺陷，並輔助修正，大大縮短了新車研發周期。未來，通過遠程數據傳輸，虛擬現實技術將幫助實現實時、遠程、預判性的監測維修服務。

在複雜的、高精度的制造環境中采用虛擬現實技術培訓，能夠立體展現制造場景，幫助學員通過全方位的感知體驗，獲取高仿真的、可重複的、低風險的制造工藝學習體驗。與航空業利用虛擬現實技術設計模擬駕駛室訓練宇航員的經曆相似，利用虛擬現實技術建立虛擬培訓基地，有利於制造業從業人員提前熟悉制造場景、提升應用技能。當前，已有許多國內外企業運用虛擬現實技術開展培訓工作。例如，英國皇家裝甲公司采用虛擬現實技術，對14.5噸的新型車輛進行車輛訓練模擬，實現了對專用車型駕駛員的操作培訓。

鑒往知今，當虛擬現實藝術在這個時代興起的時候，我們可以想見文化觀念既興奮又恐懼的反應。興奮在於一種新的技術和藝術形式必將帶來新的審美形態和社會感知形式，我們又可以享受新的審美盛宴;恐懼在於這些新形式主要以技術的外觀表現出來，它對我們以一種刺入和入侵的方式展現出來，這必然產生文化不適，只有沒有"成見"的青少年才對它熱情擁抱，成年人則充滿警惕，而成年的精英團體操縱著文化話語，所以對它的批判是可以想見的。從目前狀況來看，對混同影像的審美心態還沒有准備好，可以想見，當混同影像開始發展，並成為一種青年亞文化的普遍現象時，對混同影像的警惕和批判必然成為一個時期的理論風尚，就像2000年左右對網癮的批判和治療一樣。這是文化機體對新文化元素接入的過激反應，也是一種正常的過激反應。這是現代社會形成的一種鑒別機制，它既是保守的，也是激進的。它的保守性在於它往往跟主流的技術發展和社會發展方向唱反調，從而形成一種整體性的保守狀態。它的激進性在於這種保守姿態不過是社會防禦系統中的一種鑒定方式，正是通過這種鑒定和批判，提前對技術和新藝術的缺陷進行反省，以建立演變和改良的健康機制。由於新的文化與新技術的結合時間變得越來越短，這種過激反應的強度也會變得很強烈，但可以預期，過激反應的平複時間也會變得越來越短。

從應用基礎看，我國在虛擬現實領域已經形成一批科研成果，為在制造業推廣應用奠定了基礎。北京航空航天大學和一汽公司合作開發的板料成形軟件，基本能夠模擬車門等複雜覆蓋件的沖壓成型過程;沈陽鑄造研究所開發的電渣熔鑄工藝模擬軟件已經應用在水輪機組葉片曲面造型中;合肥工業大學開發研制的雙刀架數控車加工模擬已應用於馬鞍山鋼鐵車輪輪箍廠。

從應用實踐看，我國已在航天、航空、汽車等高端制造領域初步應用了虛擬現實技術。中國商飛研發出虛擬現實仿真系統，用於新型民機的預先研究評估和關鍵技術攻關;一汽、二汽、上汽等汽車公司運用UG、CATIA、PRO-E等三維軟件進行產品設計已積累多年的經驗，具備了應用虛擬現實所需的數據基礎。

從產業基礎看，我國制造業規模位居全球第一，規模以上制造企業數量超過32萬家，產業門類齊全、產品種類豐富，產業體系健全，虛擬現實技術的應用場景豐富，空間廣大。

從政策環境看，《中國制造2025》和“互聯網+”行動等戰略的相繼出台，以及國家剛剛提出的推動《中國制造2025》與“互聯網+”融合發展計劃，都體現了對智能制造和協同制造發展的重要支持，虛擬現實技術則是其中的重要技術支撐。近期發布的智能制造試點示范2016專項行動實施方案等文件，也進一步明確了虛擬現實在制造業發展中的重要意義。

由於虛擬現實技術還處於發展與應用的孕育期，在制造業領域的應用經驗尚不充足，兩者融合發展還面臨一些問題。

一是應用場景和應用路徑尚不清晰。國內企業對虛擬現實技術的特征、應用方法等缺乏基本了解與整體把握，對制造業各環節與虛擬現實技術的結合點尚不清晰，加之應用場景設計缺失，產業標准不統一，難以對工業技術與虛擬現實技術的融合應用形成明確的產業化引導，從而制約了應用范圍的拓展。

二是我國制造業自身發展層級不高，致使新技術應用的效率成本難以平衡。目前應用虛擬現實技術的企業主要集中於航空、汽車、儀器儀表等高端制造行業，以及原型設計、精密加工等高端制造環節。我國的低端加工制造占比較大，進入高端制造的行業和企業不多，涉及制造前端原型樣機設計、流程仿真的屈指可數，導致企業的應用能力不足、應用意願不強。

三是虛擬現實行業應用的供應鏈短板依然明顯。除了在虛擬現實相關主控芯片、光學器件、高端傳感器等方面存在共性短板外，國內面向工業制造的增強現實模塊化產品設計、操作維修、仿真訓練等虛擬現實內容和應用供應嚴重匱乏，缺乏應用開發工具和開發平台，系統集成能力不強。供應鏈的短板加大了行業融合應用的成本，延緩了推廣進程。

強化頂層設計，面向行業需求規劃應用路徑。結合《中國制造2025》的實施，從高端制造行業和重點環節入手，定義和構建若幹典型應用場景，明確應用需求。引導制造企業從現有基礎和實際出發，分步、有序地推進虛擬現實技術在制造領域的融合應用。第一，推動虛擬現實技術在設計研發、檢測維護、操作培訓、營銷展示等環節的應用，提升輔助設計能力和制造服務化水平。第二，將虛擬現實技術應用於協同制造、遠程協作等方面，建立生產過程數據采集和分析系統，實現生產進度、現場操作、質量檢驗、設備狀態、物料傳送等生產現場數據的可視化管理，提高制造執行、過程控制的精確化程度。第三，推進虛擬現實在產品全生命周期各環節和企業管理各方面的應用，實現企業設計、工藝、制造、管理、物流等環節的集成優化，推進企業數字化設計、裝備智能化升級、工藝流程優化、精益生產、可視化管理、質量控制與追溯、智能物流等方面的快速提升。

加強重點攻關，盡快突破行業應用技術瓶頸。聚焦制造領域典型應用，布局關鍵技術研發攻關，突破工業互聯網信息三維空間的注冊定位、建模、搜索、顯示與交互等核心技術，提升工業級虛擬現實主控芯片、微顯示器、高端傳感器供應能力，加快虛擬設計、虛擬裝配制造、虛擬檢測維修、虛擬培訓等工業軟件及工具包的開發及產業化，構築工業大數據和虛擬現實相結合的智能服務雲平台，提升產業自主創新能力和融合創新能力。

制定標准規范，開展行業應用聯合測試驗證。構建基於虛擬現實技術的信息物理系統參考模型和綜合技術標准體系，推動工業級虛擬現實軟硬件標准，以及工業互聯網設備、產品之間標識解析、數據交換、安全通信等標准的制定。建設虛擬現實應用測試驗證平台和綜合驗證試驗床，開展兼容適配、互聯互通和互操作等測試驗證。

推進試點示范，擴大行業應用范圍和影響力。面向汽車、鋼鐵、高端裝備制造等重點行業，設立若幹基於虛擬現實的智能制造應用示范區，打造智能制造單元、智能生產線、智能車間、智能工廠，通過應用驗證反饋完善系統功能。培育一批系統解決方案供應商，組織開展行業系統解決方案應用試點，為中小企業提供標准化、專業化的系統解決方案。組織成立虛擬現實產業與應用推進聯盟，推廣宣傳典型示范案例，提高相關企業、產品和品牌影響力，進一步推動其市場化應用。

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