虚拟现实技术在医疗行业中的应用

11月3日消息，虚拟现实（Virtual Reality）是上世纪90年代比较有名的雾件技术（Vaporware，远在开发完成前就开始宣传的产品，且很有可能不会面世），但是Oculus却几乎凭借一己之力将这项技术带到了人们面前，并在2012年的电子娱乐博览会上首次展出了搭载虚拟现实技术的Rift头戴式显示器。虚拟现实与游戏行业的结合算是合情合理，毕竟这个行业一直在渴望通过虚拟现实来实现突破性的进展，而Oculus的推动让虚拟现实重新引起人们的注意，并吸引到不少主流投资者的资金。

正像Oculus将Rift称为是智能战争中的和平红利一样，游戏行业对虚拟现实技术的推动也让其他不少行业从中获益匪浅。全球各行各业的创新者都在积极寻找与头戴式显示器的结合点，这其中包括心理治疗、特殊教育、太空探索、豪华车虚拟试驾、虚拟旅行以及虚拟现实电影等。所以说，虚拟现实在游戏行业的应用能够创造许多收益，但在非游戏领域同样能够释放出耀眼的光彩。

当Facebook创始人兼CEO马克扎克伯格（Mark Zuckerberg）在今年早些时候宣布将斥资20亿美元收购Oculus时，他表示虚拟现实技术除了应用在游戏领域之外，其他行业已经开始启动关于这项技术的各种试验。实际上，有些行业早在数十年前就开始尝试虚拟现实技术，比如在上世纪90年代虚拟现实刚刚进入人们的视野时，就有人开始研究如何将最初的虚拟现实系统与科研和医疗等行业结合起来。

虚拟现实技术在医疗行业中的应用

南加州大学创新技术研究所的艾伯特里佐博士（Dr. Albert Rizzo）介绍说，上世纪90年代，他注意到自己的一位脑损伤患者在治疗的过程中很难接受他所提供的治疗方案，但是却很容易沉浸到Game Boy中的《俄罗斯方块》之中，里佐从此获得灵感开始研究针对脑损伤疾病的数字解决方案。在接下来的数年时间中，里佐与计算机科学领域的同事们一起进行研究，试图弄清楚虚拟现实模拟训练疗法能否改善患者在真实世界中的能力。在经过近20年的研究之后，里佐认为这个问题的答案是肯定的。

里佐当年采用虚拟现实技术不仅研究成本特别高，同时也不是很有说服力。根据他的回忆，当时他所使用Immersadesk 3D虚拟现实投影系统的售价高达12.5万美元，而头戴式显示器的售价则为1万美元（该设备的屏幕分辨率只有640*480），同时还需要价格昂贵的SGI工作站来进行比较粗糙的头部动作跟踪以及仿真级别的3D建模。

出人意料的是，即便是早期针对虚拟现实的尝试也证明这项技术足以为那些创伤后应激障碍（PTSD）及其他脑部疾病患者提供一个沉浸式的治疗环境，里佐通过利用虚拟现实技术来把患者当年所处的环境（比如战场）模拟出来，然后再用诱导性的话题去唤醒患者的记忆，从而帮助其恢复正常的记忆。

即使利用今天的技术，上述的这种将战场环境模拟出来的虚拟疗法在真实度上也难以与真实世界中的浸入式疗法相媲美，但这种疗法确实已经被证明是有效的，至少对于普通恐惧症和深度焦虑症来说能够发挥一定的作用。虚拟现实疗法研究公司Virtually Better的临床心理学家和培训总监马拉特萨诺夫（Marat Zanov）指出，目前已经有数百个临床研究案例显示，虚拟疗法的效果至少不低于真实疗法。

同时相对于真实疗法来说，虚拟现实疗法要更加方便和便宜。以患有PTSD症状的退伍军人为例，我们不可能将他们重新带回到枪林弹雨的阿富汗或伊拉克战场上，萨诺夫说道，如果在以前，医生通常会使用影像暴露方法来帮助这些患者恢复记忆，这种方法虽然有效，但是需要患者在治疗的过程中投入极大的精力。而在虚拟环境下，他们在回忆时要更加轻松一些。

萨诺夫还指出，

虚拟现实疗法对于飞行恐惧症患者的治疗来说是相当便宜的，如果他们也采用暴露疗法，通常需要支付比较昂贵的出行成本，但如果使用虚拟疗法的话，这方面的费用可以完全节省下来。

在研究人员已经证明虚拟沉浸式疗法的临床应用价值的同时，虚拟现实技术的再度兴起继续推动这项技术从学术研究领域向更加广阔的医疗应用领域扩展。

我们希望通过虚拟现实技术来把治疗成本降下来，从而能够聘请更多的治疗师，Virtually Better的CEO迈克尔雅各布森（Michael Jacobson）说道，直到去年为止，这项技术更多还是充当一种研究工具，而不能被临床医生在实际诊疗中使用。同时该技术在便利性和实用性上还有待提高，筹建一套虚拟现实系统的成本也非常高。但是随着Oculus的大力推动，虚拟现实技术获得了前所未有的高速发展。如今我们看到越来越多的行业领域开始将虚拟现实项目落地，而人们也在对其进行深入研究，现在已经到了虚拟现实技术大显身手的时候了。

里佐也认为包括Oculus Rift在内的价格便宜的高质量头戴式显示器设备变得越来越多，而虚拟现实疗法也已经具备了走向实际医用的必要条件。同时，里佐还回忆起2004年他试图在注意力缺失症的治疗中采用虚拟现实疗法时的情况，当时那些心理学专家对此都比较谨慎，里佐说道，他们认为这种疗法过于复杂，也不适合在临床上使用，当然主要原夫妻也好因还是他们对此并不了解，同时也不愿支付2000美元的费用。

然而，当里佐在如今的心理学大会上讲述类似的虚拟现实疗法时，情况已经大为改观。我不必再费上一番口舌去讲述什么是虚拟现实技术，也不必去告诉大家这并不是科幻小说中才会出现的技术，因为通过Oculus等虚拟现实厂商的推广，许多人们都已经对其有了比较全面的了解，同时也已经认可了这项技术的可行性，里佐说道，人们已经将虚拟现实技术带上了历史舞台，相信未来会出现更多更棒的成果。

虚拟现实技术在教育行业中的应用

在欧内斯特克莱因（Ernest Cline）的小说《Ready Player One》中，作者描述了一个反乌托邦的未来世界，这里的幼儿教育几乎完全通过头戴式显示器实现，其中就有利用激光投影来营造虚拟教学环境的场景。我们距离这种完全虚拟化的课堂还有很长的距离，但目前已经有一些学校和老师在虚拟教学上迈出了第一步。

澳大利亚维多利亚州杰克逊学院的信息通信技术协调员马修马兰可辛（Mathieu Marunczyn）就是其中的一员，他在经常会利用平板电脑和微软的Kinect来帮助那些有特殊需要的学生（如孤独症患者）。去年当马兰可辛在去年的PAX游戏展澳大利亚站上体验了Oculus Rift之后，他知道这是一款能够提升孤僻学生情感投入水平的绝佳工具，这些学生大多由于心理方面的原因对标准的教室环境不太适应，后者容易给他们造成极大的心理压力。

对于那些有感觉处理障碍症状的学生们来说，传统的学校环境会给他们带来极大的心理压力，马兰可辛说道，相比之下，虚拟现实技术却能够根据他们的实际情况为他们营造一个安静的学习环境。

根据马兰可辛的介绍，他经常让这些学生们成对佩戴上Oculus Rift，然后让他们直接去玩一些类似《泰坦宇宙之旅》（Titans of Space）和《蓝色大理石》（BlueMarble）之类的虚拟游戏，在游戏中他们往往需要与自己的搭档进行对话和交易，事实证明，Oculus Rift能够将一些团队合作技巧通过这些游戏教授给特殊儿童，而这在传统教学中极难实现的。他们在玩游戏时只需点击不同深沉而又安静的按钮即可，而无需进行面对面的交谈，这能够在一定程度上减轻他们的社交压力，马兰可辛说道，对于他们而言，哪怕是在虚拟环境中进行合作也是一件非常令人振奋的事情。

尽管这些头戴式显示器引发了人们对学习环境过于孤立和反社会方面的担忧，但马兰可辛发现虚拟现实实际上已经成为学生们提升社交能力的一大利器。现在我无需把他们都聚在一起了，他们通过这些虚拟设备就能够进行谈话交流了，他们希望周围的每个人都能知道他在做什么，即便在真实世界中他们的希望并非如此。

我觉得只要他们把想说的表达出来，同时进行了讨论，这就已经比任何事情都要重要了，马兰可辛补充道，尤其是在刚开始的时候，当学生们在虚拟世界中的新环境中迷路的时候，他们的兴趣和好奇心就都被激活了。在我们的教学环境中，语言技巧和社交化是最为重要的。一些家长也多次对我表达了感激之情，有家长这样说道：我的儿子回家之后告诉我说在你们的课堂上去宇宙转了一圈，多么神奇的事情！

在过去的一年中，马兰可辛已经成为课堂虚拟现实技术的坚定推动者，他表示自己正在考虑去动员Oculus来让他充当游说者将这个创意卖给不同的学校。也正是因为如此，他将自己的三台Oculus Rift设备借给附近的老师在课堂上使用，他希望能够为更多的学校和学生带去绝佳的虚拟现实体验。

不过在短期内，马兰可辛比较担心课堂虚拟现实技术的推广会由于缺乏优质的教学软件而受到阻碍。我觉得尽管目前许多学校的信息协调员比较看好虚拟现实技术的未来，但是由于缺乏优质的教学软件，相关设备的销量也一直上不去，马兰可辛说道，这也很难证明虚拟现实技术是非常适用于课堂教学的。

我觉得这其中的问题之一就是Oculus Rift之类的虚拟设备仍然以游戏和电影播放为主有关，马兰可辛继续说道，这也是可以理解，毕竟这是让他们保持盈利的最佳方式，但是如果有公司乐意重视并投资虚拟教学领域，我想还是能够获得巨大成功的，毕竟现在有许多学校都想引进类似的先进技术，而学校也是一个潜力非常巨大的市场。

马兰可辛预测称，在未来几年内，教育行业和团队将会越来越重视虚拟现实技术在教学中的作用，而一些教学类的优质软件也将会被开发出来，一旦这些条件具备之后，整个教育行业可能就会发生巨变，学生们在学校里不仅能够体会万里之外的卢浮宫或长城的独特魅力，还能够通过虚拟地球仪了解地球的成长变迁史，此外虚拟现实技术还能够在数学课上扮演助手的角色等等。

比如在教授面积和体积时，老师可以在讲台上为大家绘制一个物体的3D图像，让学生们更加立体地去学习相关的数学知识，马兰可辛说道，这无疑将会大大提升教学效率和趣味性，对于老师和学生们来说都是一个非常实用的工具。

从太空探索到电影制作

美国航空航天局的喷气推进实验室（JPL）已经通过实践证明3D虚拟现实场景有助于增强人们对空间关系的理解。JPL曾将火星车所获得的数据整合到一个关于火星表面的虚拟模型之中，让人们可以通过头戴式显示器自由查看火星表面的情况，这无疑是一种让公众感到非常有趣的太空探索新形式，当然，JPL也表示虚拟现实技术也明显提升了科研人员的工作效率。

我们与好奇号和机遇号火星探测车的团队进行了联合试验，我们发现相对于利用普通2D图像进行地图绘制来说，科学家们佩戴着头戴式显示器往往能够绘制出更加准确的火星表面地图。JPL的任务操作创新经理杰夫诺里斯（Jeff Norris）介绍说。

诺里斯认为，地图绘制方面的改进主要得益于本体感觉（佩戴者在转动头部时，虚拟显示图像同样能够发生改变）和头戴式显示器所呈现出来的3D立体图像，这些因素对于JPL的下一个虚拟现实项目来说也非常重要，该项目主要帮助用户通过虚拟现实界面来对一个机械手臂进行简单操作。

根据JPL在相关视频中的介绍，一个Kinect体感设备会对用户的胳膊和身体动作进行追踪，而用户会在头戴式显示器上看到机械手臂的虚拟画面，此时用户会感觉这个手臂就是自己的胳膊。真正的机械手臂会对用户的胳膊动作进行追踪，然后将对应的图像重新传回用户的显示器上，从而完成远程控制。这项技术适用于地球上的技术人员对远在外太空的机器人进行操控。

这个项目的创意实际上很简单，就是如果你想控制机器人的手臂，只需用你的手臂直接对其远程操控即可，诺里斯说道，我们使用虚拟现实技术让你感觉机械手臂实际上是你手臂的延伸，或者就是你身体的一部分，然后再通过调整你的头部动作以及视野来轻松完成对机械手臂的控制。

除了控制机器人之后，JPL还希望虚拟现实技术能够让宇航员可以看到自己所在的飞船的虚拟图像，因为目前的空间站和航天飞机并不允许这样做。通过头戴式显示器，宇航员可以从正常状态下无法实现的角度和位置获得飞船和周边物体的模拟视图，我们在飞船上设计了窗户，这样人们就可以像身处空间站之中一样看到周边的世界，但是虚拟现实技术所提供的图像通常是宇航员和工程师所难以看到的。诺里斯说道。

并非所有使用虚拟现实技术的环境都向上述的那样严肃。沉浸式视频制作创业公司Condition One就希望通过Oculus Rift打造一种全新的观影体验，他们的首部电影《零点》（Zero Point）已经在10月28日放出，这部电影由一个重约70磅（约合32公斤）、搭载4部Red Epic的3D摄像机的设备拍摄而成，这台神器能够拍摄5K级别、每秒60帧的3D全景视频，当这些视频被无缝拼接起来之后，观众就能够看到360度的电影画面，不管他们面朝哪个方向，都能够像在真实世界中一样看到周围的所有事物。

笔者曾在今年早些时候的电子娱乐博览会的一次会议上看到过这部电影的早期Demo，当时的感觉就像是身处一个拥挤幽闭的场景之中，我们试图捕捉到所谓的存在感以及别人正在侵犯你的空间的感觉，Condition One的CEO、《零点》的导演丹方丹尼斯（Danfung Dennis）说道，你可能想要离开，虽然他们在看着摄像机，但是你却感觉他们在看着你，同时你无法改变这种感觉，他们与你一共存在于虚拟现实世界之中。

利用虚拟现实技术拍摄一部电影还意味着需要丢掉许多传统导演所使用的电影拍摄手法，所有基本的电影制作原则在虚拟现实世界中都不再适用，丹尼斯说道，作为一名摄影师，多年来我已经习惯了盯着取景框，然后将图像和故事放进这个框里展现出来，但是现在我们也已经身处到场景之中，并希望把人们放到故事之中。

在传统的电影制作中，你向观众播放的是一个经过精确修剪的图像，丹尼斯继续说道，但是我们所拍摄的电影能够为观众呈现出全景体验，然后他们来选择自己感兴趣的观影角度和内容。在《零点》的一个早期场景中，我目不转睛地盯着一个在海上训练演习中被击倒的士兵，直到他用手剧烈地指着一个角落并向他的战友大声警告不要走那条路，此时我转过头看向他所指的方向，此时正好看到他战友的脖子被击中的画面。

根据丹尼斯的介绍，在这种类型的虚拟现实电影中，视觉和听觉线索对于保持观众的注意力来说非常重要，许多电影制片人会在拍摄此类电影的过程中学到许多东西。一个传统的电影制片人大脑中所形成的电影画面是不适用于虚拟现实拍摄环境的，丹尼斯说道，但是我却对虚拟现实这个新媒体更感兴趣，所以我们要放弃对故事情节的控制，我们将要打造一种全新的观影体验，并且通过尝试找到一种能够传递强烈的故事性和宏大场景的拍摄方法，我们要赋予参与者（即观众）对电影情节的控制力，让他们根据自己的选择进入到特定的故事情节之中，这样的体验无疑是前所未有且极其新鲜的。

利用虚拟现实技术提升品牌价值

除了学术研究机构、政府部门和艺术家们在积极探索虚拟现实技术的应用之外，许多企业也开始尝试通过这项技术的使用方法，进而提升自己的品牌价值。

以汽车制造商雷克萨斯为例，该公司就利用Oculus Rift为其即将推出的RC F豪华轿车打造虚拟试驾体验。雷克萨斯市场部的企业合作经理威尔尼克拉斯（Will Nicklas）表示，由于现有的RC F原型车比较少，无法满足消费者旺盛的试驾需求，所以该公司决定通过一个虚拟现实模拟器来让更多的人们参与到这款轿车的试驾之中。

经过8周紧锣密鼓的研发，RC F的虚拟试驾模拟器开始投入使用。这个模拟器曾出现在特定的车展或零售商的门店中，体验者会坐在一个真实的RC F转向柱的后面，然后佩戴上Oculus Rift DK2头戴式显示器，就可以在一条虚拟的富士赛道上进行试驾体验了。

尽管这个模拟器的驾驶体验难以达到《极限竞速》（Forza Motorsport）游戏中的保真度，但尼可拉斯表示，他们想给试驾者带来更多身在车内的感觉。毕竟我们还是有几辆原型车供人们进行真实试驾的，所以虚拟试驾所展现的是车内的仪表台以及一些细节方面所采用的高品质工艺，尼可拉斯说道，这个模拟器允许试驾者在紧握方向盘或踩下油门踏板时与汽车建立物理连接，同时我们甚至还模拟出了RC F的座椅高度和方向盘角度的调节等细节功能。

虽然目前我们还没有得到那些在进行虚拟试驾之后就购买这款车的消费者的直接反馈意见，但确实有人询问我们是否能把模拟器也卖给他，尼克拉斯补充道，他确实非常喜欢这个模拟器。

旅游行业也开始通过虚拟现实技术来提升消费者体验。YouVisit是一家在很早之前就向用户提供虚拟游览体验的公司，他们利用全景照片来向用户展示度假地、酒店、餐厅和大学校园等地点的风景，而用户可以通过操作来放大和缩小显示器上的图像。近几个月以来，YouVisit开始引入虚拟现实技术，将1000个经典的相关数据引入到包括Oculus Rift、三星Gear 虚拟现实以及自家的一个名为旅行盒（Tour Box）的能够放置智能的纸盒等头戴式显示装备之中。

这个虚拟展示系统在开发起来并不容易，毕竟虚拟现实技术目前还处于起步阶段，而虚拟现实市场也还不成熟。目前在虚拟现实硬件上进行系统开发所面临的一个重要挑战就是这是一种没有标准开发用户界面的新技术，YouVisit的首席执行官阿比曼德尔鲍姆（Abi Mandelbaum）说道，我们的团队花费了大量的时间来制定这些标准，比如如果在虚拟旅游的过程中进行导航，以及在无需键盘和鼠标的情况下仅通过头部动作来完成选择等等，目前我们已经成功创造了一些与现实世界内容相符合的标准。

尽管目前还处于早期阶段，但曼德尔鲍姆认为虚拟旅行将会在短时间变得热门起来，目前已经有许多酒店、景点和企业开始使用YouVisit的服务，并且这些需求有增加的趋势。根据曼德尔鲍姆的介绍，尽管有的企业客户只是把虚拟旅行当成是一种市场营销手段来吸引更多的游客到实地进行消费，但是这种展示方式的优势也是显而易见的，比如有利于景区的环境、成本更低以及缩短景点与外界的距离等等。

虽然目前的这一波虚拟现实浪潮中还没有出现一款真正面向普通消费者的硬件设备，但已经有不少行业和企业开始探索这一新技术的巨大潜力，或许游戏将会说服消费者将虚拟现实设备买回家，但是这项技术在非游戏领域的应用可能才会实现Oculus所谓的终极计算平台的宏伟目标。