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                    《科學24小時》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    旨在向全國廣大群眾,特別是具有中等文化程度的廣大青年,普及科學技術知識,繁榮科普創作,啟迪思想,開拓視野。

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                    AR技術正全面涌入我們的生活

                    2017-05-31 11:04:00

                    20167月,一款由日本電子游戲業巨頭任天堂公司和美國軟件開發公司Niantic聯合開發的智能手機游戲“口袋妖怪 GO”上市,并立刻風靡美國、澳大利亞等地,令全球目光也聚焦到了增強現實技術(簡稱 AR)及其產業發展潛力上。

                    增強現實技術是將現實和虛擬疊加,并為人眼所見,形成人機交互,以提升人類對真實世界的感知能力。其原理是人們通過計算機技術將虛擬信息傳遞給現實世界,然后將兩者疊加到同一個畫面或空間中同時存在,再通過硬件和軟件的協調作用,使得身處其中的用戶能夠以自然的方式與虛實景物進行三維實時交互。 AR實現了虛擬信息與真實世界的無縫連接, 為虛擬世界和現實世界的接軌提供了通道。

                    典型的 AR系統結構由虛擬場景生成單元、透射式頭盔顯示器、頭部跟蹤設備和交互設備構成(如下圖所示)。 其中,虛擬場景生成單元負責虛擬場景的建模、管理、繪制和其他外設的管理;透射式頭盔顯示器負責顯示虛擬和現實融合后的信號;頭部跟蹤設備跟蹤用戶視線變化;交互設備用于實現感官信號及環境控制操作信號的輸入、輸出。

                    AR的意義在于,它是一個類似互聯網一般的偉大創新。 AR不僅僅是一項技術, 更預示著一個時代的到來,人類的工作和生活將因此改變。AR有著更廣泛的應用潛力和延展性,在教育、醫療、工業、娛樂、軍事和旅游等諸多領域都有很強的實用性。 

                    AR技術讓學習更直觀

                    AR技術首先將沖擊我們目前的教學方式,或正漸漸地改變著現在的教育觀念。因為 AR技術特別適用于教育,所以它能很好地符合當前提出的情境教學和構建主義教學新思想。 教育領域廣泛應用 AR技術是基于“學為主體”的教學理念,它可以讓學生自主探索學習各種有趣的內容,還可以鼓勵學生大膽地進行實驗, 即便在實驗的過程中犯錯也不會產生任何嚴重的后果。學生通過 AR可以進入一個與現實世界高度相仿的環境中, 不僅能在視覺上感受三維事物,還可以用動態的、真實的觸感進行交互式學習,體驗現實世界。未來的 AR技術甚至可以讓學習者瞬間從一個場景進入到另一個場景, 這具有相當重大的意義。

                    目前,國內已經有不少企業涉足AR教育,不過多數與兒童早教有關。這是因為兒童比成年人更能接受新事物,所以AR在兒童教育方面能發揮事半功倍的作用。實際上,兒童教育的每個層面都有可能和 AR結合,包括最簡單的認知層面。若孩子沒見過直升機,與其用語言告訴他直升機和飛機有什么不同,倒不如用AR讓他直接感知。

                    現在Realmax公司已經和世界級玩具公司孩之寶 Hasbro合作,開發了一款名為“孩之寶3D魔法填色樂”的涂鴉應用。 該應用可以讓孩子們所畫即所見,實時生成3D影像,大大增加孩子們創作和學習的積極性。

                    如果把兒童教育擴展到大眾教育,我們就會發現, AR的優勢同樣無處不在。當我們拿起地球儀,整個太陽系便顯現在眼前; 當我們學習化學,分子結構又栩栩如生地出現在我們的眼前……AR技術能夠將虛擬信息疊加到現實世界中的特性,可以讓原本枯燥的知識變成一個個生動的形象,這不僅可以提高學習者的學習興趣,而且還能提升學習效率。 

                    AR讓治療更精準

                    在醫療保健過程中,如何減輕患者的痛苦,如何解決人們的心理健康問題,都是大家所關注的。而 AR給了醫療行業一個新的未來, 已正在悄無聲息地改變著醫療行業。 新上崗的年輕醫生學習手術,也許再也不用擔心沒有足夠的實際操作機會了。他們可以隨時用 AR技術模擬手術,甚至都不需要拿小動物來做臨床試驗了。 未來的外科醫生只需戴上 AR 設備,眼前就能展現出一個現實與信息實時互動的畫面,患者的每項生理數據都會顯現在醫生的視線里,先切除哪個部位,再切除哪個部位,一目了然,提高了手術的安全性。

                    目前, AR比較成熟的醫療應用是關于血管照明的,即通過 PC應用軟件幫助醫務人員在手術中實時查看患者隱藏的血管。此前,心臟病專家就借助谷歌眼鏡疏通了一位49歲男患者阻塞的右冠狀動脈。 這位患者的冠狀動脈成像(CTA)和三維數據呈現在智能眼鏡的顯示屏上,根據這些實時放大的圖像,醫生可以方便地將患者的血液導流到動脈。

                    不同于傳統手術, AR的介入就像一個“放大鏡”,能直接“放大”手術創口。 患者的彩超、MRI、CT圖像等將直接映射在手術部位,讓醫生能夠看到肉眼難以分辨的細微之處,獲得“透視”功能,大大提高手術的精準度與成功率。 

                    AR技術讓維保更高效

                    對于制造企業而言,對設備進行維修維護,以保障設備的穩定運行非常重要。 然而,隨著設備的集成度和復雜度越來越高,加上操作人員的經驗匱乏,設備維修維護變得越來越困難。 但借助 AR技術就能夠使復雜設備的維修變得直觀方便,從而轉變原有設備維修維護的方式,提升效率,保障質量。

                    以富士通公司為例,為了改善工廠設備維修維護工作人員的現場作業環境,該公司已經將 AR技術應用于自身的設備點檢與24×7的服務運營中。采用 AR技術之前,工作人員通常要在點檢單上手動記錄溫度、壓力等信息,然后再將這些信息錄入電腦。 如今,工作人員可以在現場用觸摸屏錄入信息,創建電子表格并共享近期的信息。 AR技術可以快速顯示作業手冊數據,并實時提供維護歷史、庫存狀態等?,F場工作人員利用AR技術提供的文本輸入功能,可以快速共享信息。當工作人員進行現場點檢時,無論多小的細節,都可以被記錄下來。

                    通過AR技術,一方面工作人員可以輕松判斷哪些設備運轉正常, 同時結合數據分析,實現預防性的設備維護;另一方面,隨著我國老齡化社會的急劇加速,具備熟練技術經驗的工人越來越少,采用 AR技術,即使是能力一般、經驗不足的“菜鳥”,也可以準確地完成各種各樣的現場維護作業,這將有助于技術與經驗的傳承。 

                    AR技術讓裝修更便利

                    家庭裝修也好, 企業裝修也罷,在裝修的過程中往往會發現實際的裝修效果并沒有預想的那樣美好。各種不同材質的裝修材料和不同風格的家具究竟是否搭配?有了 AR 技術,根本無需等到裝修完成后才能知曉。

                    比如我們在一套毛坯房里,就能利用 AR技術看到想要的裝修效果。我們只要將高端圖像與手機內部傳感器相連, AR技術就能展現物體的大小和放置位置,將沙發、桌椅等家具的擺放效果展現在我們面前。此時,我們便可以從平板電腦或手機上進行全方位實景觀看,盡情挑選家具了。

                    同樣,如果是裝修一棟辦公樓或者是場景布局, AR技術在家居布置上的便利性和節約成本方面的優勢就更明顯了。 它能讓用戶全方位地觀看室內的家具和裝飾,自由選擇墻紙的風格、油漆的顏色等各個裝修細節。

                    在現實生活中,我們可以發現,AR技術不再神秘,已經漸漸滲入到我們生活的方方面面。 在未來,隨著技術的成熟和普及,說不定我們就能擁有像科幻影片《鋼鐵俠》中托尼﹒斯塔克一樣酷炫的工作。智能終端的快速發展,陀螺儀、GPS、攝像頭、重力感應器、新一代通訊模塊等在智能手機中的日益普及,為基于 AR技術的應用找到了現實依托。 目前,基于AR技術的瀏覽器已經可以把我們的常用需求通過實景和虛景的結合呈現在用戶面前,進而實現查詢搜索信息、位置等多種功能。目前, AR技術在工業、軍事、娛樂、醫療等領域正蓬勃發展,相信在不久的將來,我們就可以見證“虛擬照進現實”的那一天。

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