未来/虚拟现实

虚拟现实简单来说，就是看到一个虚构的世界，而不是真实的世界。看到，听到，闻到，尝到，感觉到。虚构的世界是运行在电脑中的模拟。感官数据由某个系统传送到我们的大脑。这个词本身已经有些过时了，但游戏确实是我们目前的VR。虚拟现实将非常重要。各种技术（通信、人工智能、计算、接口）会影响我们，这些技术将共同塑造 2015-2020 年的社会。

规模与演变

虚拟现实世界运行在服务器集群（有时是分布式的）上，通常允许用户创建自定义内容和编程。截至 2005 年，有超过一千万人玩 MMORPG，大约 10 万人玩通用世界。总的来说，超过 1 亿人在线玩 3D 电脑和视频游戏（2002 年为 4500 万 [1]）。

下一步（2010-2015 年）将是开发更开放的系统，在这个系统中，内容可以跨平台移动，并且不同的世界可以链接（例如，虚拟建筑中的一个房间可以在使用不同模拟软件的私人服务器上模拟，但仍然可以被虚拟城市中行走的人访问）。[2] 开放源码可能会在其中发挥作用。 [3] 最终，虚拟现实世界将集成到运行在分布式网格上的全球元宇宙中。

接下来的步骤将是将这些世界与输入/输出技术集成，例如 VR 眼镜和脑机接口。到那时，大多数人将在虚拟现实中度过他们生命中的很大一部分时间（玩游戏、交流、工作、性交）。最终，上传将使人们完全迁移到虚拟现实中成为可能，而机器人身体将使反向迁移成为可能。

内容获取

为了弥合现实与虚拟现实之间的差距，我们需要快速（而不是缓慢和手动 [4]）将物体从物理现实转换为数字模型，反之亦然。这将比仅仅获得更逼真的游戏具有更广泛的影响，这将逐渐改变我们对现实的看法。

一些技术已经存在：用于小型物体的激光扫描仪和 3D 打印机。一些粗略的方法已经存在，可以快速生成更大现实世界场景的 3D 模型（使用图像处理和激光雷达） - 城市景观 [5] [6] [7] [8] [9] 和室内环境 [10].

使用“驱动和拍摄”模式，为黄页获取摄影数据已经变得可行且经济高效 [11] [12]。城市地区的高分辨率卫星图像正被纳入微软虚拟地球 [13]。谷歌正在悄无声息地做类似的事情 [14]，将来可能会做更多的事情 [15] [16] [17]

使用这些方法的组合，城市的三维模型将很快（估计在 2007-2009 年）以低成本快速构建。要创建一个逼真的虚拟环境，只需要稍微清理原始数据，将屋顶和大型建筑的航拍照片与地面水平图像相结合以获取细节，在街道上添加虚拟行人和交通。

Photosynth 是一种来自微软的即将推出的技术 [18]（视频、现场演示等），用于从非结构化照片集合中重建 3D 环境。从本质上讲，它可以从 Flickr 中获取数百张埃菲尔铁塔的照片，并自动创建一个详细的 3D 模型。

当前电脑游戏的真实度

截至 2005 年，我们正处于电脑游戏真实度的临界点。现在终于可以实时模拟现实的某些方面，并且精度足以将其宣布为整体准确的模拟。

例如，Xbox 的 Forza Motorsport 赛车模拟器在物理上是真实的。它与现实基本一致，尽管它还没有完全不可区分。为了实现这一点，微软游戏工作室的程序员考虑了 3000 到 10000 个变量，模拟了驾驶的各个方面，以每秒 240 次的速率运行模拟。对于与现实赛跑，大众科学让一名资深游戏玩家和一名专业赛车手对真实汽车及其虚拟原型进行了广泛的试驾。结论是游戏模拟是准确的。

类似的真实度也适用于微软的飞行模拟器 [19]。一些模拟器非常真实，飞行员被允许记录虚拟飞行时间，就像真实飞行一样。

然而，这些模拟还不是完全真实的。在获得完美的 VR 之前，仍然有一些可以改进的地方。

图形还不完美。一个更大的问题是灯光和阴影。为了使材料逼真，需要开发 RealReflect 等技术。
声音 - 仍然没有好的程序化声音生成。都是样本，大部分都是。
全局物理 - 可以非常准确地模拟几个物体（汽车、飞机），但全面的模拟对于我们拥有的技术来说仍然过于复杂。
加速、触觉接触以及所有与“身临其境”相关的模拟。
使世界充满生机的人工智能

着色器模型（于 2002-2005 年推出）使得图形从多边形纹理环境过渡到更逼真的世界成为可能。2005 年推出的游戏逼真地模拟了雨滴飞溅、烟雾云（使命召唤 2）等无关紧要的细节。水着色器和 3D 纹理进一步增强了真实感。

基于通用稳定渲染系统的视频真实图形（即每个新项目不再使用定制渲染引擎）将在 2010-2015 年左右出现。程序化声音可能在 2015 年到 2025 年之间实现。全局物理可能在 2015-2020 年左右完成得足够好。所有感官的逼真模拟可能在 2015 年到 2025 年之间实现。足够好的人工智能（例如，在视频游戏中，它是一个可以在狭窄的定义上下文中逼真地执行的 NPC）可能在 2015-2020 年左右实现。良好的人类水平人工智能（在视频游戏中，它是一个可以与你密切互动多个小时，在各种情况下，包括自由形式的谈话的伙伴）是一个更复杂的问题，可能要到 2030 年代才能实现。

尽管如此，我们已经进入了虚拟现实的领域。在某些方面，尽管不是在所有方面，但虚拟环境已经与真实环境一样好。

接口

目前外部刺激是可能的。大型 VR 游戏站正在开发中 [20]。或者，用户可以戴眼镜、耳机、虚拟现实手套。最终，这应该会导致高质量的视网膜投影仪（用于视觉）。
直接神经连接技术正在取得进展。这项工作主要集中在人工耳蜗和视网膜植入物上。其他感官也可以被控制，例如前庭系统 [21]，[22]。
理想情况下，接口将是直接的脑机连接。首先，它将连接到皮层，允许计算机“读取思想”并将信息直接发送到大脑。最终，所有大脑将成为随机存取存储器，纳米设备能够控制每个神经元。

纳米医学虚拟现实

来自 Nanotech.biz

问题 5：雷·库兹韦尔提议在我们的脑中放置数十亿个纳米机器人，以创建完全沉浸式的虚拟现实。您认为这种情况会成为现实吗？

当然可以。我在《纳米医学》第一卷（1999 年）中首次描述了实现这一目标所需的必要基础概念，包括无创神经电监测（即，纳米机器人使用>5 种不同的方法在不驻留在神经元胞体内部的情况下监测神经电信号流量）、神经宏观感知（即，纳米机器人窃听身体的感官流量，包括听觉和视神经），通过驻扎在附近的纳米机器人修改自然细胞信息流量（包括信号放大、抑制、替换和以前不同的神经信号源的连接），来自神经元的消息（纳米机器人接收来自神经流量的信号），发送给神经元的消息（纳米机器人将信号插入神经流量），由纳米机器人直接刺激体感、动觉、听觉、味觉、听觉和视觉感觉神经（包括神经节刺激和直接光感受器刺激），以及与纳米机器人在大脑中的许多神经元生物相容性问题，特别要注意血脑屏障。

实现完全沉浸式现实的关键问题是获得体内所需的带宽，这应该可以使用我在《纳米医学》第一卷（1999 年）中首次提出的体内纤维网络来实现。这样的网络可以处理 1018 位/秒的数据流量，足以用于实时大脑状态监测。纤维网络的体积为 30 cm3，产生 4-6 瓦的废热，两者都足够小，可以在 1400 cm3 25 瓦的人脑中安全安装。信号最多传播几米，接近光速，因此从大脑内部神经元部位的信号起源到介导上传的外部计算机系统之间的传输时间约为 0.00001 毫秒，这明显小于最小的约 5 毫秒神经元放电周期时间。平均相隔约 2 微米的神经元监测化学传感器可以捕获在约 5 毫秒时间窗口内发生的相应化学事件，因为这是例如小神经肽跨越 2 微米距离的近似扩散时间。因此，人类大脑状态监测可能“瞬时”，至少在人类神经反应的时间尺度上，在“没有遗漏任何重要信息”的意义上。

我相信雷在提出他的建议时，也依赖于这些早期的分析。

模拟的完整性和复杂性

目前，大多数游戏（或专业模拟）只考虑了现实的几个方面。赛车游戏对引擎、轮胎、牵引力、阻力等进行了详细的模拟，但“行人”被固定在地面上，所有其他物体，例如飞机，都沿着预定的路径移动等。实时策略或大亨游戏在一定程度上模拟了社会动态和资源处理，但忽略了单个角色四处移动的物理原理。

但大趋势是所有游戏使用的引擎越来越相似。如今，策略游戏和射击游戏可以使用相同的图形引擎，相同的物理引擎（例如Havoc 2），并且看起来和感觉起来非常相似（将其与沙丘 2与毁灭战士 2进行比较）。约翰·卡马克认为，通用引擎将在 2010-2015 年左右出现，他可能只会编写两代自定义游戏引擎。

当然，只要内容创作和编程费用高昂，游戏就会避免模拟对核心游戏玩法不必要的部件。但不可避免地会出现一个共同的引擎基础，这将使将不同的游戏整合到一个世界中成为可能，最终它将完成。一个粗略的例子是第二人生游戏，其中复杂性没有限制，至少原则上是这样。越来越多的游戏使用完整性作为卖点，例如侠盗猎车手系列和即将推出的来自威尔·赖特的孢子。

不断增加的完整性最终将使虚拟世界变得真实。在那个虚拟现实中，一个“玩家”将能够比赛、射击、社交、指挥军队、玩“物理真实”的物体，并执行现实中可能执行的大量子集。

虚拟现实的用途

旅游
娱乐，从一端的 FPS 游戏到另一端的迪士尼乐园的互动景点 [23]。
社会互动，从 MMORPG 和在线虚拟会议的最初尝试中发展而来。

社会问题

计算机和电子游戏相对来说没有争议（除了某些暴力游戏）。虚拟现实硬件虽然笨拙且不方便，但也已被接受。虽然像黑客帝国这样的全尺寸 VR，如果在今天实施，会让大多数人感到害怕，但逐渐发展可能会很容易被接受。例如，索尼多次讨论过未来神经接口。

魔兽世界 - 对 VR 相关 MMORPG 趋势的很好描述。当然，它在单一因素问题上遭受了极大的痛苦。

时间表

技术发展

2010-2015 年：基于通用稳定渲染系统的视频逼真图形。
2015-2020 年：集成持久世界。
2015-2020 年：具有无限世界复杂性和大多数物理方面模拟的全球物理。
2015-2020 年：足够好的非人类和特定领域的人工智能。
2015-2025 年：程序化声音。现实的各个方面都可以模拟得足够好。
2015-2025 年：所有感官的逼真模拟（通过脑机接口）。
2030 年后：良好的人类水平人工智能。
2045 年后：上传和在虚拟现实中生活。

日本 NISTEP 预测，2001 年

NISTEP 报告 [24] 列出了与虚拟现实相关的以下预测

2010 年：电子旅行小册子和使用虚拟现实的产品目录的广泛应用。
2012 年：刺激大脑愉悦中心的电子媒体出现，导致类似于麻醉药物的社会问题。（这本身不是 VR，但将使用类似的技术）
2015 年：基于多媒体的虚拟休闲的广泛应用，导致生态系统威胁度假村的发展下降。
2015 年：通过数字网络进行在线购物（通过虚拟商场购物）的销售额占零售商店总销售额的 50% 以上。

描述

NISTEP 预测（2010-2015 年）期间 VR 的应用可能包括视频逼真的虚拟世界，这些世界具有有限的物理和人工智能真实性，通过轻便、舒适、高质量的 VR 眼镜以及可能的一些原始神经接口（可能是用于运动控制或情绪增强）提供。顺便说一句，这将是 PlayStation 5 时代。

到 2025-2030 年，模拟和接口技术都将可能发展到足以实现与现实无法区分的完美黑客帝国式模拟的阶段，但虚拟化身仍将由实际的人类大脑控制。虽然黑客帝国中裸露的静止人类沉浸在营养介质中并永久沉浸在虚拟现实中的场景是可能的，但大多数人仍然可能在物理现实中花费大量时间。

参考文献

3D 场景生成：[25] 和 [26] - 更多链接和一些讨论。
元宇宙走向开源，MetaFilter

外部链接

VR 系统类型
VRoot.org: 由 VR 社区编辑和为 VR 社区提供的虚拟现实新闻/资源
虚拟现实，维基百科 - 一些链接
VR 尚未普及的十大原因 - 由 Jaron Lanier 撰写
魔兽世界的世界 - MMORPG 将如何改变未来的 10 种方式
你抛弃身体的那一天：理解人类的未来 - 由马歇尔·布莱恩撰写