读AI未来进行式笔记05元宇宙与XR

1.       元宇宙

1.1.         元宇宙（Metaverse）的概念起源于美国作家尼尔·斯蒂芬森于1992年出版的科幻小说《雪崩》

1.1.1.           书中描述的是一个和现实世界平行但又紧密联系的超现实主义的三维数字虚拟空间，在现实世界中地理位置彼此隔绝的人们可以通过自定义的“化身”在元宇宙中进行交流娱乐

1.2.         Metaverse这一英文单词是由meta和verse构成

1.2.1.           meta表示超越，verse则代表宇宙（universe），因此Metaverse一词合起来通常表示“超越宇宙”的概念，代表平行于现实世界的人造虚拟空间

1.3.         Roblox

1.3.1.           世界上最大的多人在线创作沙盒游戏平台

1.3.2.           美国时间2021年3月10日，“元宇宙第一股”在美国纽约证券交易所上市，首日估值达到450亿美元

1.4.         2021年5月，Facebook表示将在5年内转型成一家元宇宙公司并在后续改名为Meta

1.5.         随着AR、VR、AI、5G、云计算等技术成熟度提升，元宇宙有望逐步从概念走向现实

1.5.1.           以XR硬件为代表的人机交互技术的发展能够提供栩栩如生的虚拟内容，提升虚拟内容的沉浸感和交互体验，被称为“元宇宙的入口”

2.       AR

2.1.         Augmented Reality即增强现实

2.2.         该技术通过计算机算法将文字、图像、3D模型、视频等虚拟信息叠加到真实世界的环境中，用户可以借助镜片等介质“观看”其所处的世界，从而拥有“超现实”的感官体验，实现对现实世界的“增强”作用

2.3.         AR技术基于现实环境，需要先利用摄像头实时拍摄现实世界的画面，然后再把虚拟物体和虚拟内容混合进去

3.       VR

3.1.         Virtual Reality指虚拟现实

3.2.         该技术利用计算机生成一种模拟的虚拟环境，用户会完全沉浸在一个由计算机仿真系统创建的虚拟世界之中

3.3.         通过VR看见的内容不受真实世界中的任何可见物体的影响

3.4.         VR是沉浸式的、逼真的、互动的

3.5.         高清扫描建模数字化身并不困难，通过动作捕捉建立姿态数据库也很成熟，表情模拟只是一个精度问题

3.6.         真正花时间的是自然语言处理，和利用海量数据训练AI模型，以达到流畅自然的交互效果。一旦用户感觉到对话不对劲，对产品而言，这就是死亡之吻

4.       MR

4.1.         Mixed Reality即混合现实

4.2.         MR通过在虚拟环境中引入现实场景信息，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息桥梁

4.3.         MR所构建的虚拟场景并非虚拟信息的简单叠加，而是需要理解场景，通过在虚拟环境中引入现实场景信息，将现实世界和虚拟世界融合后产生一个新的可视化环境，在虚拟世界、现实世界和用户之间搭起一个交互反馈的信息回路，其显示的数字内容和现实世界内容能够实时交互，以增强用户体验的真实感

5.       XR

5.1.         XR包括三种技术：AR、VR、MR

5.2.         XR技术不仅可以带来一场超越人们视野的视觉盛宴，还能为参与者带来沉浸式的体验

5.2.1.           沉浸感是XR技术的重要特点之一，也就是让人感到身临其境，很难分清楚“境”里面的真与伪

5.2.2.           技术就必须“愚弄”人类最敏锐的感觉：视觉

5.3.         眼镜、头盔这类头戴式显示器（Head-Mounted Display，HMD）能够为用户提供更具沉浸感的视觉体验，在双眼都被包覆的状况下，感知才能产生接近实景般的立体效果

5.3.1.           HMD的工作原理是在用户的双眼前各放一个屏幕，两个屏幕显示的图像略有差异，利用双目视差让用户看到立体效果，其原理类似于看3D电影时需要佩戴的3D眼镜

5.3.1.1.            为了实现沉浸感，用户的视角至少为80°（通常更宽）

5.3.2.           微软HoloLens全息头盔是这场“XR泡沫”中幸存下来的一款产品

5.3.2.1.            HoloLens全息头盔的重量只有579克，设计合理、可用性强，具备强大的算力

5.3.2.1.1.             HoloLens的售价高达3500美元

5.3.2.2.            只能应用在垂直的企业级市场，例如培训、医疗、航天等方向

5.3.2.3.            未来的微软HoloLens全息头盔将朝着更轻便、更便宜的方向迭代

5.3.3.           头盔和护目镜式设备的先天基因就决定了它无法成为像苹果手表一样可以全天佩戴的消费级产品

5.3.4.           眼镜式设备的发展也不够成熟

5.3.4.1.            无论是谷歌在2012年面向消费市场推出的Google Glass，还是Snapchat在2016年发布的Spectacles，都没有蹚出一条成功的道路

5.3.4.2.            未来Snapchat眼镜也会拥有更强大的功能

5.3.4.3.            隐形眼镜会比传统眼镜更容易得到大众的认可

5.4.         XR的视觉依靠眼镜和隐形眼镜，那么听觉则要借助不断变得精湛的耳机技术了

5.5.         在虚拟场景中，触觉也是非常重要的体验之一

5.5.1.           体感套装可以通过电机或外部骨骼来模拟触摸，也可以刺激神经末梢促使肌肉收缩从而产生触摸感

5.6.         气味发射器和味觉模拟器也将陆续问世，是XR技术能够全方位覆盖人类的六种感官

5.6.1.           人类的第六感超感官知觉（ESP）

5.7.         由于VR技术中的所有虚拟场景都是合成的，所以VR HMD通常是无法“透视”的，也就是说用户看不到真实的环境

5.8.         由于AR和MR技术是把真实世界与虚拟场景结合在一起的，所以AR / MR HMD有直接成像或利用光学手段的“透视”镜片，让用户能同时看到虚实结合的画面

5.9.         在过去的几十年里，宽带的传输速率、显示屏幕的分辨率和刷新率等技术性能都有了很大的提升

5.9.1.           随着Wi-Fi和5G时代的到来，XR设备开始向无线方向发展

5.9.2.           芯片技术正在飞速发展，HMD中的芯片已经可以在本地执行运算任务，终于摆脱了必须连接计算机主机的束缚

5.9.3.           XR总算开启了可商业化的道路

5.10.     如果没有高质量的内容，人们就不会购买设备

5.10.1.      如果没有一定数量且成本合理的设备载体，内容就无法实现盈利

5.11.     应用

5.11.1.      在教育领域，XR可以化身虚拟老师，带孩子们穿梭历史长河

5.11.1.1.        回到上亿年前的中生代看恐龙

5.11.1.2.        足不出户见证世界八大奇迹

5.11.1.3.        穿越秦朝“亲眼”见识甚至“亲身”参加建造兵马俑的壮观工程

5.11.1.4.        与李白对诗

5.11.1.5.        听霍金演讲

5.11.2.      在工作场景中，人们可以借助MR参加虚拟会议

5.11.3.      在医疗领域，AR / MR可以辅助外科医生进行手术，VR能够让医学生在虚拟空间进行模拟手术

5.11.4.      在零售领域，消费者可以利用VR提前查看商品的上身效果，远程试穿服饰、试戴珠宝，评估装饰品摆在家中的样子

5.11.5.      为自己选时尚发型时，可以轻而易举地先看到效果

5.11.6.      要决定节假日全家出游去哪个景点，也可以提前体验一下再决定

5.12.     细节问题

5.12.1.      需要解决某些用户在佩戴AR / VR设备时出现恶心、眩晕等症状的问题

5.12.2.      通信技术的进步会大幅度降低信号延迟，因视觉刺激诱发的眩晕将在很大程度上得到缓解

6.       XR技术的两大挑战

6.1.         裸眼显示

6.1.1.           裸眼MR只有在极端的限制条件下才有可能出现

6.2.         脑机接口

6.2.1.           如果说裸眼是XR最自然的信息“输出”接口，那么最自然的信息“输入”方式就必定是脑机接口（BCI）了

6.2.2.           脑机接口的探测器目前只能覆盖人类大脑的一小部分，而反复探测的过程会给人脑细胞带来损伤

6.2.2.1.            由于无法理解所收集到的数据的意义，所以我们现在所拥有的只是没有意义的原始信号，把这些原始信号上传到大脑并训练大脑理解这些原始信号仍然非常棘手，这已经是在活生生地改造人脑了

6.2.3.           这项技术为阿尔茨海默病、脊髓损伤等与神经系统有关的疾病的治疗带来了曙光

7.       XR背后的伦理道德和社会问题

7.1.         AR / VR会带来数据安全及个人隐私问题，这几乎是每一波新技术浪潮都会面临的挑战

7.1.1.           需要制定相应的规则来规范XR技术的应用，同时努力推动社会朝着更好地保护个人隐私的方向发展

7.1.2.           很多人觉得智能手机和各种应用程序、社交媒体已经掌握了我们太多的信息，那么XR无疑会推波助澜，使这个问题变得更加严重，进一步挑战人们对隐私保护及数据安全的边界

7.2.         XR将使人们重新定义生命

7.2.1.           从古至今，人类从未停止过追求永生的脚步

7.2.2.           当技术能够学习、模仿、复刻我们的一切语言行为、思维方式的时候，人们很自然地就会想去探索肉体在消亡后以数字化形式实现“不朽”的可能性

7.2.3.           社交网络上已经有越来越多的“虚拟”的大V，它们大部分会由AI和VR技术驱动，实现“不朽”只是一个时间早晚的问题

7.2.3.1.            这种“数字不朽”或者说“数字转世”，自然会引发一些隐私以及伦理道德问题

7.3.         如果我们已经察觉到了当下社交网络和AI之间存在的矛盾，那么我们就更应该尽早思考未来的XR技术在迅猛发展后所带来的那些无法避免的问题

7.3.1.           短期见效的解决方案，或许是把现有的法律延伸到虚拟领域

7.3.2.           从长远来看，我们需要制定新的法规，需要对大众进行必要的教育，同时尝试用技术手段解决技术问题，这些都是一项新技术在普及过程中的必经之路

7.4.         AI比作“点金手”

7.4.1.           让数据“活起来”驱动智能化的社会

7.5.         XR的魔法就是“乾坤袋”

7.5.1.           从我们的眼睛、耳朵、肢体，甚至是大脑中，收集难以计数的高质量数据

7.6.         当这两项技术相遇擦出火花时，人类将有机会更深刻地了解自身、强化自我、穷尽人类体验的各种可能性