一次降落傘事故成為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)取得進(jìn)展的關(guān)鍵
[導(dǎo)讀]我爬進(jìn)一個(gè)覆蓋著傳感器、電機(jī)、齒輪和軸承的上半身外骨骼設(shè)備中，然后身體前傾，抬起頭，把臉貼在視覺(jué)系統(tǒng)吊在天花板下方的目鏡上。在我面前，我看到的是一塊漆成黑色的大木板，中間有金屬孔網(wǎng)格。木板是真實(shí)的。我手中的釘子也是真實(shí)的。我嘗試以最快的速度將釘子從一個(gè)孔移動(dòng)到另一個(gè)孔。當(dāng)我開(kāi)始移動(dòng)釘子時(shí)，目標(biāo)孔上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)虛擬錐體，以及一個(gè)向虛擬椎體緩慢移動(dòng)的虛擬臺(tái)面。當(dāng)我將釘子沿著平面滑向錐體并插入孔中時(shí)，我能感覺(jué)到這個(gè)臺(tái)面的存在。這就是20世紀(jì)90年代初開(kāi)發(fā)的虛擬卡具（Virtual Fixtures）平臺(tái)，用于測(cè)試“感知覆蓋”的潛力，提高人執(zhí)行靈巧性的手動(dòng)任務(wù)的表現(xiàn)。它奏效了。
1992年，首個(gè)交互式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)設(shè)備“從天而降”。
我爬進(jìn)一個(gè)覆蓋著傳感器、電機(jī)、齒輪和軸承的上半身外骨骼設(shè)備中，然后身體前傾，抬起頭，把臉貼在視覺(jué)系統(tǒng)吊在天花板下方的目鏡上。在我面前，我看到的是一塊漆成黑色的大木板，中間有金屬孔網(wǎng)格。木板是真實(shí)的。我手中的釘子也是真實(shí)的。我嘗試以最快的速度將釘子從一個(gè)孔移動(dòng)到另一個(gè)孔。當(dāng)我開(kāi)始移動(dòng)釘子時(shí)，目標(biāo)孔上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)虛擬錐體，以及一個(gè)向虛擬椎體緩慢移動(dòng)的虛擬臺(tái)面。當(dāng)我將釘子沿著平面滑向錐體并插入孔中時(shí)，我能感覺(jué)到這個(gè)臺(tái)面的存在。這就是20世紀(jì)90年代初開(kāi)發(fā)的虛擬卡具（Virtual Fixtures）平臺(tái)，用于測(cè)試“感知覆蓋”的潛力，提高人執(zhí)行靈巧性的手動(dòng)任務(wù)的表現(xiàn)。它奏效了。
如今，虛擬現(xiàn)實(shí)專家將這個(gè)平臺(tái)稱為首個(gè)交互式增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）系統(tǒng)，其讓用戶能夠在單一沉浸現(xiàn)實(shí)中，同時(shí)與真實(shí)對(duì)象和虛擬對(duì)象互動(dòng)。
該項(xiàng)目始于1991年，這項(xiàng)工作是我當(dāng)年在斯坦福大學(xué)攻讀博士學(xué)位的課題之一。歷經(jīng)三年，我制作了多個(gè)原型，最終完成項(xiàng)目時(shí)，我組裝的系統(tǒng)填滿了半個(gè)房間，所用的硬件價(jià)值近百萬(wàn)美元。我還從人體測(cè)試中采集了大量數(shù)據(jù)，明確表明采用虛擬對(duì)象增強(qiáng)真實(shí)工作空間，可顯著提高用戶在精密任務(wù)中的表現(xiàn)。
鑒于時(shí)間較短，這項(xiàng)目聽(tīng)起來(lái)一切順利，但由于預(yù)算緊張且設(shè)備需求巨大，項(xiàng)目多次接近“脫軌”。事實(shí)上，要不是因?yàn)?992年夏天一個(gè)降落傘（一個(gè)真實(shí)的，而非虛擬的降落傘）在俄亥俄州代頓湛藍(lán)的天空中開(kāi)傘失敗，這項(xiàng)工作可能早就流產(chǎn)了。在解釋這次降落傘事故如何推動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)發(fā)展之前，我先介紹一些歷史背景。30年前，虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）領(lǐng)域尚處于起步階段。虛擬現(xiàn)實(shí)一詞本身是杰倫?拉尼爾（Jaron Lanier）在1987年創(chuàng)造的，當(dāng)時(shí)他正試圖商業(yè)化第一批頭戴式耳機(jī)和手套。該項(xiàng)工作以伊萬(wàn)?薩瑟蘭（Ivan Sutherland）的早期研究為基礎(chǔ)，伊萬(wàn)開(kāi)創(chuàng)了頭戴式顯示技術(shù)和頭部追蹤技術(shù)，這兩個(gè)關(guān)鍵部件促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的發(fā)展。當(dāng)時(shí)，將現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界融合為沉浸式、交互式的單一現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)還不具有存在的意義。當(dāng)時(shí)，我還是斯坦福大學(xué)的研究生，也是美國(guó)國(guó)家航空航天局艾姆斯研究中心的兼職研究員，對(duì)創(chuàng)造虛擬世界很感興趣。在斯坦福大學(xué)，我在設(shè)計(jì)研究中心工作，該中心的團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)研究人與技術(shù)的交匯，創(chuàng)造了非常早期的虛擬現(xiàn)實(shí)手套、沉浸式視覺(jué)系統(tǒng)和3D音響系統(tǒng)。在美國(guó)國(guó)家航空航天局，我在艾姆斯研究中心的高級(jí)顯示和空間感知實(shí)驗(yàn)室工作，這里的研究人員探索實(shí)現(xiàn)逼真、沉浸式虛擬世界所需的基本參數(shù)。
而我選擇了完全不同的方向，推動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)更多主流應(yīng)用。因?yàn)樘摂M卡具項(xiàng)目對(duì)我個(gè)人影響最大的并不是在插釘子任務(wù)中提高性能，而是當(dāng)人類受試者爬出系統(tǒng)時(shí)，臉上洋溢著燦爛的笑容，陶醉于剛才非凡的經(jīng)歷。許多人主動(dòng)和我說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)有一天將會(huì)無(wú)處不在。
我同意他們的看法。我當(dāng)時(shí)確信我們會(huì)在20世紀(jì)90年代末看到這項(xiàng)沉浸式技術(shù)成為主流。事實(shí)上，人們?cè)趪L試這些早期原型時(shí)的熱情反響，真的令我深受鼓舞。我在1993年創(chuàng)立了Immersion公司，以實(shí)現(xiàn)主流消費(fèi)應(yīng)用為目標(biāo)。當(dāng)然，目標(biāo)并沒(méi)有很快實(shí)現(xiàn)。冒著再次犯錯(cuò)的風(fēng)險(xiǎn)，我真誠(chéng)地相信，虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（現(xiàn)在通常被稱為元宇宙）將在21世紀(jì)20年代末成為大多數(shù)人生活的重要組成部分?；诮诖蠊靖倪M(jìn)技術(shù)的投資激增，我預(yù)測(cè)到21世紀(jì)30年代初，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)將取代手機(jī)，成為我們?cè)L問(wèn)數(shù)字內(nèi)容的主要界面。另外，在30年前早期體驗(yàn)過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的測(cè)試對(duì)象中，沒(méi)有一個(gè)人知道自己使用的是從飛機(jī)上掉下來(lái)的硬件。但他們確實(shí)知道，自己是第一批伸手觸摸到增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)未來(lái)的人。作者：Louis Rosenberg
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