“增量现实”亦幻亦真

借助一面半透明的镜子，使一个人同时看到真实情景和屏幕图像，从而使这个人看到的情景变得丰富，“增量现实”系统于是诞生了。这一系统将在军队、医疗和工业维修等行业全方位地展现它的才能
【法国《科学与生活》月刊4月号文章】题：奇妙的电脑将使我们超越现实
神奇“眼镜”
盐湖城奥运会刚一结束，2004年奥运会（将在希腊的雅典举办）就开始显出了端倪。雅典奥运会的真正吸引人之处很可能在于，它将不仅仅是一场体育盛会，而且将是一场技术盛会：旅游部门负责人将向游客推荐一种令人惊讶的眼镜。戴上它，游客参观雅典的古迹废墟时将能看到第一届奥运会时的雅典风貌。神奇吗？不。信息技术在不断地突破自己的极限。
这种高新技术眼镜是希腊电信企业的“古代导游”计划的产物。这一计划得到了欧盟委员会实施的信息社会计划的支持，欧盟委员会为“古代导游”计划提供了半数资金。
由于将出现这种神奇的眼镜，于是人们便产生了这样一种愿望：有朝一日，戴上一种类似的装置，将可以在罗浮宫里重新看到米洛的维纳斯雕像所失去的手臂或萨莫色雷斯胜利女神那不幸失去的头。一切都是可能的。届时，看到那种奇观的游客们将会感到自己陷入了一种“增量现实”之中。
诞生背景
1965年，图像信息技术之父伊万·萨瑟兰分析了眼睛的显像原理。3年后，他由此推演出两种应用方法，一是让一个人用眼睛看经过电脑处理的图像，以使这个人陷入一种虚拟的现实之中（合成图像模拟系统）。二是借助一面半透明的镜子，使一个人同时看到真实情景和屏幕图像，从而使这个人看到的情景变得丰富。“增量现实”系统于是诞生了。现在有人也称这种系统为“混合现实”系统。利用这种系统，人们可以在原地再现当年攻占巴士底狱时的情景。
与合成图像模拟系统不同的是，“增量现实”系统旨在给现实世界增加各种信息。它的秘密在于应用了最新的信息技术。最令人惊讶的是，在这种由电脑完善的新世界中，电脑设计得十分精巧，以至人们甚至看不见电脑。从这个意义上说，这种技术是革命性的。使电脑变得看不见，这一趋势开始于20世纪80年代末，现在已取得了长足进展。当然，实践这一革命的方式有很多。例如电子图书只是一小块电子板，它能很好地显示书的各页的内容。
由此，我们可以想象，将会出现一些可以直接安装在人身上的、能显示“思想”发出的命令的电子元件和接受器。亚特兰大埃默里大学的两位科研人员菲利普·肯尼迪和罗伊·鲍考伊已成功地在瘫痪患者的大脑里安装了这种电子元件和接受器，以使患者能利用思维在电脑屏幕上移动滑动触头。在这种与电脑没有直接接触的信息技术中，“增量现实”系统乃是一种具有根本意义的系统，它取消了传统的屏幕，抛弃了必须坐在电脑前才能使用电脑的观念。今后，电脑可以放在任何地方，人们再也不必回答电脑的提问，甚至只需向电脑表示自己的愿望就行了。而人表示自己的愿望的方式也很简单：走来走去，用眼睛看。“消失”在看不见的地方的电脑只负责分析什么是有用的信息，把结果直接传递给人的眼睛。现代高科技正在不断地使电子元件微型化，因此，上述前景并非幻想。
有现实感
“增量现实”系统乃是显示人与机器相互作用的一种新形式。从事这一工作的研究人员面临的主要挑战是：必须让使用者在心满意足的同时始终保持现实感。为了做到这一点，研究人员在研制这种系统及其软件时努力采用各种最新技术，如造影、图像合成、信息接收、空间定位等技术。但他们最经常采用的技术仍是眼镜显影技术。能显影的眼镜上有半透明的镜片，它可使使用者直接看到实景，同时也能从一种微小的液晶屏幕（安装在眼镜架上）上看到反射出的图像。
纽约哥伦比亚大学实验室已展示出了一种名为“火星”的“增量现实”系统。该实验室负责人是信息技术研究员斯蒂芬·费纳。我们有幸在该大学的校园里试用了这种系统。该系统有一个奇怪的头盔，还有发光的背包。佩戴上这种系统后，我们开始在校园里散步，举目所见，校园似乎附带上了图例说明。看到哪幢楼，哪幢楼就会显示出自己的名字。你想选择一个好地方吃午饭吗？没问题。你只需在校园附近看一下某一家饭馆，如看一眼汤姆饭馆，该饭馆的门面上就会显示饭馆的名字，并且具体告诉你这家饭馆的凉拌菜很有名。所有这些显示都与实景融合在一起，不会使人有不正常的感觉。
往事再现
更有甚者，斯蒂芬·费纳负责研制的“火星”系统还有一种用途：再现哥伦比亚大学的往事（雅典奥运会期间实用的“增量现实”系统也将会具有这种再现往事的功能）。当你佩戴这种系统在该大学的一幢大楼旁行走时，你眼中就会出现一些小旗。利用该系统的选择功能，你可以看到有关的资料，从而得知，这幢大楼里曾在1968年发生过大学生造反事件。你还可以看到一些历史资料、那时的报纸封面、录像资料……
要使一个物件或一个地点的说明词出现在恰当的位置，“增量现实”系统就必须能够确定人的视线的方向，至少要能引导人的头转动。该系统的头盔就具有这种作用。这很简单，只要凭借超声波或红外线装置设置信标就行了。在发现有关的物件或地点时，该系统会平静地计算所在的位置并准确地显示之。
目前，“火星”系统还很笨重，斯蒂芬·费纳正在努力使之完善。他坚信，系统中所有比较笨重的装置有朝一日都会被小型化，到那时，“增量现实”就会变成“真正的现实”。
军队受益
军队将首先使用微型化的“增量现实”系统。这是因为，对军人们来说，这种技术可以帮助他们实现信息化，有助于士兵在战场上的行动。美国海军研究局为斯蒂芬·费纳的研究工作提供了很多资金。因此，可以预计，这一系统一旦实现了小型化，就会成为在敌方领土上执行任务的美国部队（例如部署在阿富汗的特种部队）的绝妙的辅助装备。在华盛顿，海军研究实验室的工程师们已经在根据费纳的研究成果研制一种“战场增量现实”系统。今后，一支空投到一个作战地区（与这个作战地区有关的资料已事先存入了数据库）的部队将可以佩戴着这种系统前进，在前进中同时从眼镜中接收到有用的信息，例如：地雷区的具体情况，敌人的仓库……所有这些信息都直接与实景融合在一起。司令部会把了解到的新情况以图像形式传输给战场上的士兵。军事行动的负责人会在几十公里以外的地方根据新的情况修改计划，并把修改后的行动计划传输给作战部队，作战部队则可以根据这些新信息修正自己的位置。
应用广泛
工业企业也对这种技术产生了兴趣，因为这种技术为它们开辟了新的前景。波音公司的两位研究人员汤姆·考德尔和达维德·米泽尔已从理论上提出了“增量现实”概念。1990年，他俩提出了这样一种设想：给机械师配备一种带眼镜的头盔，使各种图像和必要的信息出现在他们的眼前，让他们“真实地”看到飞机内的布线情况。这样，机械师们就再也不必做那种枯燥而低效的工作（摆弄那些巨大的绘有飞机线路图的胶合板）了。
“增量现实”系统在机械维修方面很有前途。斯蒂芬·费纳在1995年介绍了这种系统的一个令人难以置信的用途：一个打印机使用者在维修打印机时，只要佩戴这种系统，就能够通过系统上的眼镜看到一种“维修向导”。“维修向导”会用箭头指出有效的动作或指示需要加固的部件。今后，飞机发动机或复杂电子仪器的抢修人员只需戴上这种神奇的眼镜，就能看到需要检查、需要测量的部件的情况。
这种技术也可以用于医学。外科医生在为患者做手术时，可以借助“增量现实”系统在看到手术位置的同时，获得有关的有用信息：需要触及的器官，需要摘掉的肿瘤，以及其他与手术操作有关的技术信息。格勒诺布尔大学实验室的埃马纽埃尔·迪布瓦指出：“外科手术需要许多附带的数据资料，特别是需要手术导向信息。利用‘增量现实’系统技术，医生就可以根据看到的箭头标志更准确地给患者做手术。”据美国有关人士说，“增量现实”系统技术在医疗卫生领域将大显身手。
在远距离合作方面，“增量现实”系统技术也会带来巨大好处。设想一位考古学家在进行考古发掘时发现了一件陶器，但他无法判断这件陶器是属于什么时代的文物。在这种情况下，他只要有一套“增量现实”系统，问题就可以得到圆满解决：他只要“看”一下专业研究工作者，后者就能帮助他判断这件文物的制作年代。这一过程是：实地进行考古发掘的考古学家戴着一个配有显像眼镜和摄像机的头盔，而1万公里以外的陶器专家则能在电脑屏幕上看到考古学家看到的图像，并能借助鼠标发表看法；考古学家则可以通过眼镜进行观察，他虽然不能看到陶器研究专家的手指，却能看到陶器专家在图像上移动的滑动触头。这样，彼此相隔万里的这两个人就好像是在同一个办公室里一起工作。
前景广阔
在其它领域的许多活动中，特别是在人不容易进入的或危险的环境中（如潜艇、辐射地带……），这种远距离合作也是很重要的。
目前，“增量现实”系统技术主要是让眼睛感受到比实景更多的信息。今后，还可以使人的其他感官感受到更多的信息。例如，可以使耳朵听到更多的声音。我们可以在巴黎的音乐城作这样的试验：给每个游客佩戴一副头盔式耳机。当游客走到长笛面前时，他耳朵里就会听到长笛的乐曲声，同时从眼镜里看到有关的乐曲说明；当游客走到吉他前时，他耳朵里就会响起一段吉他乐曲。这的确是很神奇的。但有关人士也警告说：“重要的是要确保这种与虚拟世界联系在一起的电子信息技术不应当使使用者有困惑感，也不应当使使用者觉得这是虚假和不自然的。‘增量现实’技术不应当使人觉得这只不过是一种普通的小玩具。”加利福尼亚高技术实验室研究员罗纳德·阿祖马承认：“在这方面还有许多工作要做。”这还只是一种很“年轻”的技术。但科研人员都承诺，这一技术将会给人们带来惊喜。在不久的将来，当你佩戴着“增量现实”系统走在大街上碰到一个人时，你很可能会在这个人的脸上看到他的名字并想到一些与这个人有关的小事。通过一种“面孔认知软件”，你碰到的任何人的信息都会自动出现在你的视线内。

当你佩戴阗“增量现实”系统在罗浮宫观看米洛的维纳斯雕像时，你可以看到该雕失去手臂以前的形象。

2004年雅典奥运会时，游客半可能借助“增量现实”系统在原地看到已经消失的希腊帕台农神庙及其有关数据据：长69.5米，宽30.85米，柱高10.43米。

斯蒂芬·费纳在哥伦比亚大学校园测试“火星”工“增量现实”系统。

情报部门掌握的有关战场的所有情报都可以出现在“增量现实”系统的眼镜上，从而引导士兵前进。
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利用“增量现实”系统以及面孔认知软件了解所碰到的人基本情况。但要做到这一点，该系统尚需实现微型化。