未來/虛擬現實

虛擬現實簡單來說，就是看到一個虛構的世界，而不是真實的世界。看到，聽到，聞到，嚐到，感覺到。虛構的世界是執行在電腦中的模擬。感官資料由某個系統傳送到我們的大腦。這個詞本身已經有些過時了，但遊戲確實是我們目前的VR。虛擬現實將非常重要。各種技術（通訊、人工智慧、計算、介面）會影響我們，這些技術將共同塑造 2015-2020 年的社會。

規模與演變

虛擬現實世界執行在伺服器叢集（有時是分散式的）上，通常允許使用者建立自定義內容和程式設計。截至 2005 年，有超過一千萬人玩 MMORPG，大約 10 萬人玩通用世界。總的來說，超過 1 億人線上玩 3D 電腦和影片遊戲（2002 年為 4500 萬 [1]）。

下一步（2010-2015 年）將是開發更開放的系統，在這個系統中，內容可以跨平臺移動，並且不同的世界可以連結（例如，虛擬建築中的一個房間可以在使用不同模擬軟體的私人伺服器上模擬，但仍然可以被虛擬城市中行走的人訪問）。[2] 開放原始碼可能會在其中發揮作用。 [3] 最終，虛擬現實世界將整合到執行在分散式網格上的全球元宇宙中。

接下來的步驟將是將這些世界與輸入/輸出技術整合，例如 VR 眼鏡和腦機介面。到那時，大多數人將在虛擬現實中度過他們生命中的很大一部分時間（玩遊戲、交流、工作、性交）。最終，上傳將使人們完全遷移到虛擬現實中成為可能，而機器人身體將使反向遷移成為可能。

內容獲取

為了彌合現實與虛擬現實之間的差距，我們需要快速（而不是緩慢和手動 [4]）將物體從物理現實轉換為數字模型，反之亦然。這將比僅僅獲得更逼真的遊戲具有更廣泛的影響，這將逐漸改變我們對現實的看法。

一些技術已經存在：用於小型物體的雷射掃描器和 3D 印表機。一些粗略的方法已經存在，可以快速生成更大現實世界場景的 3D 模型（使用影像處理和雷射雷達） - 城市景觀 [5] [6] [7] [8] [9] 和室內環境 [10].

使用“驅動和拍攝”模式，為黃頁獲取攝影資料已經變得可行且經濟高效 [11] [12]。城市地區的高解析度衛星影像正被納入微軟虛擬地球 [13]。谷歌正在悄無聲息地做類似的事情 [14]，將來可能會做更多的事情 [15] [16] [17]

使用這些方法的組合，城市的三維模型將很快（估計在 2007-2009 年）以低成本快速構建。要建立一個逼真的虛擬環境，只需要稍微清理原始資料，將屋頂和大型建築的航拍照片與地面水平影像相結合以獲取細節，在街道上新增虛擬行人和交通。

Photosynth 是一種來自微軟的即將推出的技術 [18]（影片、現場演示等），用於從非結構化照片集合中重建 3D 環境。從本質上講，它可以從 Flickr 中獲取數百張埃菲爾鐵塔的照片，並自動建立一個詳細的 3D 模型。

當前電腦遊戲的真實度

截至 2005 年，我們正處於電腦遊戲真實度的臨界點。現在終於可以即時模擬現實的某些方面，並且精度足以將其宣佈為整體準確的模擬。

例如，Xbox 的 Forza Motorsport 賽車模擬器在物理上是真實的。它與現實基本一致，儘管它還沒有完全不可區分。為了實現這一點，微軟遊戲工作室的程式設計師考慮了 3000 到 10000 個變數，模擬了駕駛的各個方面，以每秒 240 次的速率執行模擬。對於與現實賽跑，大眾科學讓一名資深遊戲玩家和一名專業賽車手對真實汽車及其虛擬原型進行了廣泛的試駕。結論是遊戲模擬是準確的。

類似的真實度也適用於微軟的飛行模擬器 [19]。一些模擬器非常真實，飛行員被允許記錄虛擬飛行時間，就像真實飛行一樣。

然而，這些模擬還不是完全真實的。在獲得完美的 VR 之前，仍然有一些可以改進的地方。

圖形還不完美。一個更大的問題是燈光和陰影。為了使材料逼真，需要開發 RealReflect 等技術。
聲音 - 仍然沒有好的程式化聲音生成。都是樣本，大部分都是。
全域性物理 - 可以非常準確地模擬幾個物體（汽車、飛機），但全面的模擬對於我們擁有的技術來說仍然過於複雜。
加速、觸覺接觸以及所有與“身臨其境”相關的模擬。
使世界充滿生機的人工智慧

著色器模型（於 2002-2005 年推出）使得圖形從多邊形紋理環境過渡到更逼真的世界成為可能。2005 年推出的遊戲逼真地模擬了雨滴飛濺、煙霧雲（使命召喚 2）等無關緊要的細節。水著色器和 3D 紋理進一步增強了真實感。

基於通用穩定渲染系統的影片真實圖形（即每個新專案不再使用定製渲染引擎）將在 2010-2015 年左右出現。程式化聲音可能在 2015 年到 2025 年之間實現。全域性物理可能在 2015-2020 年左右完成得足夠好。所有感官的逼真模擬可能在 2015 年到 2025 年之間實現。足夠好的人工智慧（例如，在影片遊戲中，它是一個可以在狹窄的定義上下文中逼真地執行的 NPC）可能在 2015-2020 年左右實現。良好的人類水平人工智慧（在影片遊戲中，它是一個可以與你密切互動多個小時，在各種情況下，包括自由形式的談話的夥伴）是一個更復雜的問題，可能要到 2030 年代才能實現。

儘管如此，我們已經進入了虛擬現實的領域。在某些方面，儘管不是在所有方面，但虛擬環境已經與真實環境一樣好。

介面

目前外部刺激是可能的。大型 VR 遊戲站正在開發中 [20]。或者，使用者可以戴眼鏡、耳機、虛擬現實手套。最終，這應該會導致高質量的視網膜投影儀（用於視覺）。
直接神經連線技術正在取得進展。這項工作主要集中在人工耳蝸和視網膜植入物上。其他感官也可以被控制，例如前庭系統 [21]，[22]。
理想情況下，介面將是直接的腦機連線。首先，它將連線到皮層，允許計算機“讀取思想”並將資訊直接傳送到大腦。最終，所有大腦將成為隨機存取儲存器，奈米裝置能夠控制每個神經元。

奈米醫學虛擬現實

來自 Nanotech.biz

問題 5：雷·庫茲韋爾提議在我們的腦中放置數十億個奈米機器人，以建立完全沉浸式的虛擬現實。您認為這種情況會成為現實嗎？

當然可以。我在《奈米醫學》第一卷（1999 年）中首次描述了實現這一目標所需的必要基礎概念，包括無創神經電監測（即，奈米機器人使用>5 種不同的方法在不駐留在神經元胞體內部的情況下監測神經電訊號流量）、神經宏觀感知（即，奈米機器人竊聽身體的感官流量，包括聽覺和視神經），透過駐紮在附近的奈米機器人修改自然細胞資訊流量（包括訊號放大、抑制、替換和以前不同的神經訊號源的連線），來自神經元的訊息（奈米機器人接收來自神經流量的訊號），傳送給神經元的訊息（奈米機器人將訊號插入神經流量），由奈米機器人直接刺激體感、動覺、聽覺、味覺、聽覺和視覺感覺神經（包括神經節刺激和直接光感受器刺激），以及與奈米機器人在大腦中的許多神經元生物相容性問題，特別要注意血腦屏障。

實現完全沉浸式現實的關鍵問題是獲得體內所需的頻寬，這應該可以使用我在《奈米醫學》第一卷（1999 年）中首次提出的體內纖維網路來實現。這樣的網路可以處理 1018 位/秒的資料流量，足以用於即時大腦狀態監測。纖維網路的體積為 30 cm3，產生 4-6 瓦的廢熱，兩者都足夠小，可以在 1400 cm3 25 瓦的人腦中安全安裝。訊號最多傳播幾米，接近光速，因此從大腦內部神經元部位的訊號起源到介導上傳的外部計算機系統之間的傳輸時間約為 0.00001 毫秒，這明顯小於最小的約 5 毫秒神經元放電週期時間。平均相隔約 2 微米的神經元監測化學感測器可以捕獲在約 5 毫秒時間視窗內發生的相應化學事件，因為這是例如小神經肽跨越 2 微米距離的近似擴散時間。因此，人類大腦狀態監測可能“瞬時”，至少在人類神經反應的時間尺度上，在“沒有遺漏任何重要資訊”的意義上。

我相信雷在提出他的建議時，也依賴於這些早期的分析。

模擬的完整性和複雜性

目前，大多數遊戲（或專業模擬）只考慮了現實的幾個方面。賽車遊戲對引擎、輪胎、牽引力、阻力等進行了詳細的模擬，但“行人”被固定在地面上，所有其他物體，例如飛機，都沿著預定的路徑移動等。即時策略或大亨遊戲在一定程度上模擬了社會動態和資源處理，但忽略了單個角色四處移動的物理原理。

但大趨勢是所有遊戲使用的引擎越來越相似。如今，策略遊戲和射擊遊戲可以使用相同的圖形引擎，相同的物理引擎（例如Havoc 2），並且看起來和感覺起來非常相似（將其與沙丘 2與毀滅戰士 2進行比較）。約翰·卡馬克認為，通用引擎將在 2010-2015 年左右出現，他可能只會編寫兩代自定義遊戲引擎。

當然，只要內容創作和程式設計費用高昂，遊戲就會避免模擬對核心遊戲玩法不必要的部件。但不可避免地會出現一個共同的引擎基礎，這將使將不同的遊戲整合到一個世界中成為可能，最終它將完成。一個粗略的例子是第二人生遊戲，其中複雜性沒有限制，至少原則上是這樣。越來越多的遊戲使用完整性作為賣點，例如俠盜獵車手系列和即將推出的來自威爾·賴特的孢子。

不斷增加的完整性最終將使虛擬世界變得真實。在那個虛擬現實中，一個“玩家”將能夠比賽、射擊、社交、指揮軍隊、玩“物理真實”的物體，並執行現實中可能執行的大量子集。

虛擬現實的用途

旅遊
娛樂，從一端的 FPS 遊戲到另一端的迪士尼樂園的互動景點 [23]。
社會互動，從 MMORPG 和線上虛擬會議的最初嘗試中發展而來。

社會問題

計算機和電子遊戲相對來說沒有爭議（除了某些暴力遊戲）。虛擬現實硬體雖然笨拙且不方便，但也已被接受。雖然像駭客帝國這樣的全尺寸 VR，如果在今天實施，會讓大多數人感到害怕，但逐漸發展可能會很容易被接受。例如，索尼多次討論過未來神經介面。

魔獸世界 - 對 VR 相關 MMORPG 趨勢的很好描述。當然，它在單一因素問題上遭受了極大的痛苦。

時間表

技術發展

2010-2015 年：基於通用穩定渲染系統的影片逼真圖形。
2015-2020 年：整合持久世界。
2015-2020 年：具有無限世界複雜性和大多數物理方面模擬的全球物理。
2015-2020 年：足夠好的非人類和特定領域的人工智慧。
2015-2025 年：程式化聲音。現實的各個方面都可以模擬得足夠好。
2015-2025 年：所有感官的逼真模擬（透過腦機介面）。
2030 年後：良好的人類水平人工智慧。
2045 年後：上傳和在虛擬現實中生活。

日本 NISTEP 預測，2001 年

NISTEP 報告 [24] 列出了與虛擬現實相關的以下預測

2010 年：電子旅行小冊子和使用虛擬現實的產品目錄的廣泛應用。
2012 年：刺激大腦愉悅中心的電子媒體出現，導致類似於麻醉藥物的社會問題。（這本身不是 VR，但將使用類似的技術）
2015 年：基於多媒體的虛擬休閒的廣泛應用，導致生態系統威脅度假村的發展下降。
2015 年：透過數字網路進行線上購物（透過虛擬商場購物）的銷售額佔零售商店總銷售額的 50% 以上。

描述

NISTEP 預測（2010-2015 年）期間 VR 的應用可能包括影片逼真的虛擬世界，這些世界具有有限的物理和人工智慧真實性，透過輕便、舒適、高質量的 VR 眼鏡以及可能的一些原始神經介面（可能是用於運動控制或情緒增強）提供。順便說一句，這將是 PlayStation 5 時代。

到 2025-2030 年，模擬和介面技術都將可能發展到足以實現與現實無法區分的完美駭客帝國式模擬的階段，但虛擬化身仍將由實際的人類大腦控制。雖然駭客帝國中裸露的靜止人類沉浸在營養介質中並永久沉浸在虛擬現實中的場景是可能的，但大多數人仍然可能在物理現實中花費大量時間。

參考文獻

3D 場景生成：[25] 和 [26] - 更多連結和一些討論。
元宇宙走向開源，MetaFilter

外部連結

VR 系統型別
VRoot.org: 由 VR 社群編輯和為 VR 社群提供的虛擬現實新聞/資源
虛擬現實，維基百科 - 一些連結
VR 尚未普及的十大原因 - 由 Jaron Lanier 撰寫
魔獸世界的世界 - MMORPG 將如何改變未來的 10 種方式
你拋棄身體的那一天：理解人類的未來 - 由馬歇爾·布萊恩撰寫