交汇点讯 新冠疫情对“社交距离”的限制加速了线上虚拟人和线下机器人技术的发展，人类与虚拟人、机器人共生其中的虚实融合的未来世界，离我们越来越近。这看似科幻的背后，有着以计算机图形学为核心，联合其他相关学科所形成的交叉学科体系的技术支撑。
9月5日～6日，第九届江苏省计算机大会（JSCC 2020）在南京举办。与会专家表示，对现实世界的表象和规律的高逼真度模拟计算与真实感呈现，将构成新一代人工智能发展的基础，推动新的社会变革。
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拥抱数字技术，缩小“社交距离”
一场突如其来的疫情，改写了人们的社交状态，现实生活中人们不得不保持着安全的“社交距离”，不过，在数字技术的支撑下，人与人似乎又近在咫尺。每个“社会人”通过手机上的各种应用与朋友同事保持密切联系，“腾讯会议”“ZOOM”等视频会议软件几乎已成为职场人标配，“ClassIn”“Piazza”等在线教学互动平台也被广泛使用……但是这还远远不够，在线视频或直播似乎已无法满足人们对于拉近“社交距离”的要求，为了寻求更真实的体验感，满足情感需求，一些年轻人开始亲自构建数字世界和虚拟的自己。
“全体毕业生请注意，加州大学伯克利分校2020年毕业典礼即将开始！”在数字化校园的体育场入口，等待的毕业生们（真人的数字化“替身”）穿戴整齐，并排队有序入场。这是今年春季，加州大学伯克利分校举办的“虚拟毕业典礼”。据报道，这个虚拟的伯克利校园由100多个学生、校友在沙盒游戏“我的世界”（Minecraft）中共同搭建。该团队在六周的时间里重建了校园100多栋建筑物。为了完成搭建工作，他们甚至从NASA的航天飞机雷达地形测绘任务中拉取数据，以精确生成地形。大家在同一个数字世界里一起庆祝毕业，是一种很神奇的感受。虽说是虚拟，但校长致辞、学位授予、抛礼帽等该有的环节一个也不少。领完学位证，“替身”还可以替你四处走走，甚至在校园里飞一圈，这在现实中可办不到。
无独有偶，为了排解疫情期间对学校的思念之情，北京大学的一批学生也发动起来，建了一个虚拟的北大。在该校地球与空间科学学院陈斌老师的指导下，北大学子们在“我的世界”（Minecraft）游戏中，利用定向协会的地图数据，建设起北京大学的全景空间模型。“积木北大”里，每一栋建筑均根据实际精确测绘、等比例缩放，甚至校园的高度地形也力求精确还原，目前这项工作还在进行中。
“这反映了‘社交距离’在给我们带来距离的同时，也给了我们带来了机遇。这些虚拟平台延伸了我们现实的活动空间，提供了一个至少比视频方式更好的交互体验，加速了利用另外一个世界来增强人与人之间的交流。”大会主题报告上，北京大学博雅特聘教授、前沿计算研究中心执行主任陈宝权说，数字技术的发展让我们又缩小了“社交距离”，年长一些的人或许还不太习惯这种数字化世界，但是年轻一代已经在不断地拥抱它。
打通数字与物理世界，让虚实融合
人类与机器人、虚拟人共生其中的虚实融合的未来世界，离我们越来越近了。
疫情期间，因为“社交距离”的限制，在人与人之间的线下互动中，机器人有了用武之地，比如巡逻机器人、诊断机器人、送餐机器人等。此外，数字化的“虚拟人”也突然变多了，比如采用数字化、智能化的方式提供服务的电商在线客服（AI客服）等，它们具有人的形态，在屏幕中站在真实的货架前，以一种“虚拟人”的方式与用户交互，而不只是用以往干巴巴的、简单的语音菜单方式与用户交流。
而在社交媒体领域，人们也将进入新的虚实融合的社交时代。未来，每个用户都可能被接入到一个虚拟世界里，然后通过虚拟形象来完成新时代的社交，同时现实世界的一些行为可能也会反应到虚拟空间，从而实现虚实联动。
“数字世界和物理世界之间是可以打通的，未来我们看到的场景，有虚也有实，这就涉及到虚实融合。”陈宝权表示，这样一个发展趋势的背后，实际上需要有很深的一套计算机图形学技术，以及新的混合现实技术（MR）与虚拟现实技术（AR）等来支撑，对现实世界的表象和规律的高逼真度模拟计算与真实感呈现，将构成新一代人工智能发展的基础，推动新的社会变革。
“混合现实旨在将虚拟世界与现实世界融为一体，然而虚实融合景象的生成，本质上是相异时空场景的相互嵌入。”陈宝权表示，这依赖于空间几何与光照环境的共享与相互作用，即几何一致性与光照一致性。在社会学意义上则是行为规范的融合，这需要符合人类社会学与心理学的规律，即行为一致性。
“在虚实混合的世界中，人类智能可以通过对虚实混合场景的观察来理解世界，通过自然交互按需驱动机器对虚拟世界施加影响，并临场获得计算机对场景或者数据的反馈，从而实现人类与计算机的沉浸式深度交互，进而实现机器智能与人类智能的深度融合。”陈宝权说，从静态场景到有人类活动的场景实现了混合现实的社会化属性，而虚拟世界从具体场景扩展到大数据时代的数据可视化分析语义，则使混合现实成为人类智能与机器智能交互融合的平台。
生成一个数字化的世界，涉及到很多数据的处理。新一代混合现实技术需要依赖可视计算理论与方法解决大尺度复杂环境下的场景建模、内容生成、感知交互三个关键科学问题。可视计算是混合现实技术的重要载体和实现途径。“将可视计算和深度学习结合起来，构成了我们未来的智能学习的一个很核心地带。”陈宝权说，计算机图形学在生成图像时，必须要对这个世界已经有了非常好的理解，积累对世界的表象的、物理的、甚至生理的各方面描述，把世界的一些物理规律提炼出来去实现。“可视计算是一个学科体系，不是我们简单理解的计算机图形学，整个可视计算支撑了未来的学习体系，它应该是未来所有学习体系的基础。”
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用好虚实融合，智能体可快速迭代
“一方面，虚实融合将会给人类带来更为丰富的社交体验；另一方面，虚实融合给机器人等智能体带来的益处，也许比给人带来的更多。”陈宝权说，虚实融合给各类智能体的智能学习提供了一个场景，可以加速其训练学习过程，对智能体的快速迭代非常重要。
以无人驾驶为例，无人驾驶车上路之前需要做很多测试，但是能够模拟路况的测试场地有限，此时数字世界就可以发挥作用，在数字世界里模拟不同路况、不同天气情况，通过并行计算让多台机器并行跑起来，测试效率将倍数级增加。再比如机器人，如今设计新型的机器人，都是在数字世界里面做好了模拟，做好了训练，各种情况都去让它去体验去测试，把它的所有性能提高到让人满意的程度的时候，再做一个实体。
虚实融合的世界的构建正在不断推进，疫情下，相关技术的进展受到全球各界的广泛关注，并迅速引发了在教育、医疗、游戏等各个领域对未来的展望。
21世纪以来，全球多个国家以虚拟现实（VR）和增强现实（AR）为核心开始了新一轮的产业竞赛。世界科技巨头纷纷布局，微软花重金全力打造下一代移动计算平台，苹果公司大面积收购VR/AR技术公司，Facebook斥资20亿元探索VR社交，其创始人扎克伯格一直期望利用 VR技术改变人们未来对社交模式的定义，近日，VR社交平台Facebook Horizon已开放注册邀请。
我国也积极推动相关产业发展布局，《“十三五”国家信息化规划》纲要中明确指出虚拟现实和增强现实为应强化战略性布局的前沿创新领域。近年来，我国虚拟现实产业市场规模从2016年的34.6亿元增加到2018年的108.3亿元，而这一数据预计到2021年将达到544.5亿元，年复合增长率超过95%。市场需求推动创新活力充分迸发，中国已成为全球虚拟现实产业创新创业最活跃、市场接受度最高、发展潜力最大的地区之一。
目前，虚拟现实等技术已经逐渐应用于医学解剖、生活娱乐、军事演习、房产开发、工业仿真、应急推演、文物古迹等领域，特别是随着 5G 技术的深入普及，以VR（虚拟现实）、AR（增强现实）、MR（混合现实）为代表的XR（扩展现实）技术在实际应用中的数据传输速度与吞吐量大幅提升，5G与XR融合发展加速了应用场景的拓展，为传统行业带来巨大的市场潜力和发展机遇。比如中国（南京）软件谷高度重视VR等新兴技术发展，在坚持做大做强软件产业的基础上加快打造人工智能产业“新地标”，建成南京VR开放服务平台等40多个公共服务载体。
当然，要实现虚实深度融合，还有很长的路要走，相关技术发展依然面临很多的关键难题，例如在“五感”体验中目前只有视觉相对成熟等。《工业和信息化部关于加快推进虚拟现实产业发展的指导意见》中指出：我国面临同步参与国际技术产业创新的难得机遇，但也存在关键技术和高端产品供给不足、创新支撑体系不健全等问题，推动虚拟现实和增强现实相关基础理论、共性技术和应用技术研究是我国虚拟现实和增强现实产业发展的重点任务。
交汇点记者 蔡姝雯 王甜 谢诗涵
