虛擬現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，結(jié)合相關(guān)科學(xué)技術(shù)，生成與一定范圍真實(shí)環(huán)境在視、聽、觸覺等方面高度近似的數(shù)字化環(huán)境，使得用戶借助必要的裝備與數(shù)字化環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響，可以產(chǎn)生親臨相應(yīng)真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。模擬現(xiàn)實(shí)世界是人類自古以來的夢(mèng)想。從實(shí)物仿真到飛行模擬器等機(jī)電類仿真，再到基于模擬計(jì)算機(jī)的摩托車仿真器等，人類模擬現(xiàn)實(shí)世界的手段不斷進(jìn)步、能力不斷提高，VR就是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是高性能計(jì)算、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展，人類在模擬真實(shí)世界方向上達(dá)到的最新境界。

   通過VR關(guān)鍵技術(shù)的突破以及“VR+”的帶動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生大量行業(yè)/領(lǐng)域VR應(yīng)用系統(tǒng)，這將推動(dòng)許多行業(yè)實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代式的發(fā)展，包括航空航天、國(guó)防軍事、裝備制造、智慧城市、公共安全等戰(zhàn)略性行業(yè)，以及醫(yī)療健康、教育培訓(xùn)、商務(wù)消費(fèi)、文化娛樂、社交等大眾生活領(lǐng)域。同時(shí)，也會(huì)帶來網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端應(yīng)用的全新發(fā)展。

VR是新信息技術(shù)支撐平臺(tái)

   VR是一項(xiàng)可能的顛覆性技術(shù)：它使目前以2D為主的顯示拓展到3D顯示；可突破屏幕物理尺寸局限，實(shí)現(xiàn)全景顯示和體驗(yàn)；可拋開鍵盤、鼠標(biāo)，實(shí)現(xiàn)手眼協(xié)調(diào)的人機(jī)自然交互；可突破時(shí)空界限，既可以模擬未來的事物，也可以虛擬過去的事物。

   經(jīng)過30多年的發(fā)展，VR在許多行業(yè)領(lǐng)域取得了可喜的應(yīng)用成果，成為其發(fā)展的新的信息技術(shù)支撐平臺(tái)。VR與其應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)系，類似于數(shù)學(xué)和物理，VR+ 成為發(fā)展趨勢(shì)。VR支撐行業(yè)發(fā)展的作用主要體現(xiàn)在規(guī)劃決策、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、訓(xùn)練體驗(yàn)三個(gè)方面。軍事是VR應(yīng)用最早、最多的領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代初，美國(guó)就構(gòu)造了一個(gè)VR系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)將美國(guó)、英國(guó)和德國(guó)的仿真器連接起來，進(jìn)行異地的軍事訓(xùn)練。目前，美國(guó)40%的軍事訓(xùn)練都是在虛擬環(huán)境中進(jìn)行的。此外，VR在航空航天、裝備制造、城市規(guī)劃、文化保護(hù)、醫(yī)療健康、教育培訓(xùn)等領(lǐng)域也取得令人矚目的應(yīng)用成果，其不可替代性日益顯現(xiàn)。

   近年來，隨著VR軟硬件技術(shù)的發(fā)展，特別是頭戴式設(shè)備性能迅速提升、價(jià)格大幅降低，VR開始進(jìn)入大眾生活，形成大眾消費(fèi)的新領(lǐng)域。因此，許多IT巨頭公司，如臉譜、谷歌、微軟、三星、HTC等陸續(xù)推出自己的VR和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)創(chuàng)新產(chǎn)品，或通過并購和投資VR創(chuàng)新公司積極布局VR業(yè)務(wù)，展開搶占VR產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)的激烈競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)也帶動(dòng)了向VR產(chǎn)業(yè)投資的浪潮。許多媒體將2016年稱為VR產(chǎn)業(yè)元年。

VR的特性將由3I變?yōu)?IE

   VR具有3I特性，即沉浸性（immersion）、交互性（interaction）、構(gòu)想性（imagination），是一個(gè)學(xué)科高度綜合交叉的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。構(gòu)建VR系統(tǒng)，需要四個(gè)方面的技術(shù)：數(shù)據(jù)的采集與獲取、分析與建模、繪制與表現(xiàn)、傳感與交互，其中建模、表現(xiàn)與交互是核心。這四個(gè)方面的技術(shù)都涉及：硬件平臺(tái)與裝置、核心芯片與器件、軟件平臺(tái)與工具、軟硬件標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范以及VR+各行業(yè)領(lǐng)域的內(nèi)容與應(yīng)用系統(tǒng)。

   VR大體上有如下幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，首先VR將會(huì)與AI（人工智能）技術(shù)及其他相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)結(jié)合，使其特征由3I成為4IE，即VR系統(tǒng)會(huì)具有智能（Intelligent）和自我演進(jìn)演化（Evolution）特征；在VR建模技術(shù)方面會(huì)從目前以幾何、物理建模為主，向幾何、物理、生理、行為、智能建模發(fā)展；在交互技術(shù)與設(shè)備方面會(huì)出現(xiàn)一些顛覆性技術(shù)，如光場(chǎng)全息顯示、實(shí)時(shí)同聲翻譯、觸感溫濕感交互和味覺等。

   現(xiàn)有VR系統(tǒng)距離“VR+”的期望目標(biāo)，尚存在若干重大技術(shù)瓶頸，例如：各類數(shù)據(jù)的獲取，以及多源數(shù)據(jù)/模型無縫融合，新概念數(shù)據(jù)獲取機(jī)制與設(shè)備，非剛體物理建模及自由交互與實(shí)時(shí)逼真響應(yīng)，行為、智能與演化模型，模型的可建模性、復(fù)雜性與可信性，真三維顯示與自然化人機(jī)交互機(jī)制與交互設(shè)備，應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)等。

   VR技術(shù)的發(fā)展可以給許多行業(yè)帶來升級(jí)換代式發(fā)展，如航空航天、國(guó)防軍事、裝備制造、智慧城市、醫(yī)療健康、公共安全、文化教育等；會(huì)對(duì)許多產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生顛覆性影響，如影視、游戲、旅游、商務(wù)、社交網(wǎng)絡(luò)等，同時(shí)可望形成新型的VR產(chǎn)業(yè)生長(zhǎng)點(diǎn)，如VR人機(jī)交互設(shè)備產(chǎn)業(yè)，行業(yè)應(yīng)用模擬器、虛擬環(huán)境產(chǎn)業(yè)，VR平臺(tái)軟件與嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，領(lǐng)域和行業(yè)模型數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)終端VR產(chǎn)業(yè)和VR服務(wù)產(chǎn)業(yè)等。可以說VR產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了爆發(fā)式發(fā)展的前夜。

大量VR應(yīng)用系統(tǒng)將產(chǎn)生

   通過VR關(guān)鍵技術(shù)的突破以及“VR+”的帶動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生大量行業(yè)/領(lǐng)域VR應(yīng)用系統(tǒng)，這將推動(dòng)許多行業(yè)實(shí)現(xiàn)升級(jí)換代式的發(fā)展，包括航空航天、國(guó)防軍事、裝備制造、智慧城市、公共安全等戰(zhàn)略性行業(yè)，以及醫(yī)療健康、教育培訓(xùn)、商務(wù)消費(fèi)、文化娛樂、社交等大眾生活領(lǐng)域。同時(shí)，也會(huì)帶來網(wǎng)絡(luò)與移動(dòng)終端應(yīng)用的全新發(fā)展。

   在VR關(guān)鍵技術(shù)研究和“VR+”應(yīng)用系統(tǒng)研發(fā)過程中，我國(guó)可以在硬件設(shè)備、VR芯片與核心器件、開源平臺(tái)軟件與研發(fā)工具軟件、VR標(biāo)準(zhǔn)等方面力爭(zhēng)形成自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力，形成一批有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)據(jù)采集、頭戴顯示、裸眼3D、定位跟蹤、體感自然交互等硬件設(shè)備，以及GPU、PPU、專用芯片、傳感器等芯片與核心器件；有知識(shí)產(chǎn)權(quán)或我國(guó)主導(dǎo)的開源平臺(tái)軟件與研發(fā)工具軟件，如圖形引擎、物理引擎、建模、視頻圖像處理等；并在這一過程中在硬件設(shè)備、軟件、數(shù)據(jù)、模型、接口等方面產(chǎn)生自己的標(biāo)準(zhǔn)。

   對(duì)我國(guó)來說，VR的巨大發(fā)展?jié)摿εc空間，是一個(gè)非常好的契機(jī)，能讓我們有機(jī)會(huì)在VR技術(shù)領(lǐng)域走在世界的前沿。上世紀(jì)90年代初，我國(guó)一些大學(xué)和科研院所，如北京航空航天大學(xué)、浙江大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京大學(xué)、清華大學(xué)、中科院等在國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金等的資助下先后開啟了對(duì)VR技術(shù)的研究。經(jīng)過20多年的發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)形成了一些從事VR理論和技術(shù)研究的基地，擁有了一批從事VR研發(fā)的科技人才隊(duì)伍，涌現(xiàn)出一批VR產(chǎn)業(yè)的上市公司，如歌爾聲學(xué)、川大智勝、網(wǎng)龍、易尚展示、暴風(fēng)科技等。我國(guó)的VR科研水平逐步逼近美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，并取得了一些典型應(yīng)用成果。但是，目前我國(guó)各類VR方面的人才極其匱乏，成為我國(guó)發(fā)展VR最大的制約瓶頸。我們必須盡快采取措施，像當(dāng)年解決軟件和新媒體動(dòng)漫人才那樣解決VR人才短缺問題，為VR在我國(guó)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的人才基礎(chǔ)。