虚拟现实:一个新的实践领域_虚拟现实论文

虚拟现实:一个新的实践领域_虚拟现实论文

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中图分类号:N02

文献标识码:A

虚拟现实,英文称之为Virtual Reality,简称VR,是近年来在计算机及相关领域流行的一个惹人注目的话题。VR带给人们一个奇妙无比的全新世界,人们可以进入这个“在物理意义上或在功能意义上存在”的世界环境[1],环境中存在着各种现实世界的复制品或者是纯粹幻想的产物,人们从这个虚拟的世界中获得酷似真实的体验。基于此,虚拟现实这个新事物也无可避免地对社会实践问题和基本哲学观念提出了挑战。面临这个挑战,有人表现为迷茫,有人表现为兴奋,有人甚至认为:我们正在面临着从现实哲学向虚拟哲学的转换。[2]

1 虚拟现实技术的基本状态

虚拟现实技术是在计算机图形学、计算机仿真技术、人-机接口技术、多媒体技术以及传感技术的基础上发展起来的一门技术。在此,我们引用两位技术专家给出的定义“所谓虚拟现实,就是利用计算机生成一种模拟环境,通过多种传感设备使用户‘投入’到该环境中,实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。”[3]通俗的讲,VR技术就是由计算机生成一种模拟的立体视觉的数据图形,用以再现某一个特定的现实世界,或是展现一个纯粹构想的世界,人们利用数据手套、数据衣等传感设备进行数据输入,并获得相应的视、听、触觉感受,从而实现与这一再现世界的最接近自然状态的交互。

从80年代开始VR技术在世界上初露端倪,92年第一批VR开发工具系统诞生。近几年来,VR的应用系统越来越多,应用范围也大大扩展。如今,VR技术正积极地活跃在娱乐、视听艺术、军事训练、航空航天等多个领域中。并且,VR技术也以其所具有的多感知性、临场感、交互性等多种特征逐渐引起了教育领域的广泛重视。一些尝试性的高效而实用的教育VR系统的诞生,成为VR技术在教育领域中的大展宏图的开端。美国休斯顿大学和NASA的约翰逊空间中心一批极富想象力的专家们共同开发成功了一个虚拟物理实验室。在这一系统中,学生可以戴上数据手套与系统进行各种交互,可以很容易地[4]“演示和控制引力的大小和方向,观察物体的形变与非形变碰撞、摩擦系数等物理现象。”这一虚拟物理实验室的应用,使学生的学习兴趣有了提高,从亲身实践中获取真知,取得了良好的教学效果。

当前,由于软、硬件设备的限制,虚拟现实在两个方面尚表现不足:其一是还未能达到完全的“以假乱真”,在触觉、力觉、嗅觉、运动觉等方面的重视技术还需大力发展。其二是由于系统价格昂贵,距离一般性的推广应用还有很大的距离。虽然羽翼未丰,却已大体成形,其唤醒的哲学挑战已经存在。

2 属性的复制与创造

从辩证唯物主义的观点来看:世界是由物质构成的,物质的根本属性是运动。而“物质是标志客观实在的哲学范畴,这种客观实在是人通过感觉感知的,它不依赖于我们的感觉而存在,为我们的感觉所复写、摄影、反映。”[5]物质与物质属性是辩证的统一,既没有离开了物质的属性,也不存在不具备属性的物质。人们正是通过对物质属性的把握逐渐认识物质的,即在现实世界中,人之所以能感受到物质的存在,就是因为物质属性能够被我们的感觉所感知。这就是辩证唯物主义对物质与物质属性关系的描述。

(1)属性的复制

对于虚拟现实中的事物来说,人们通过技术手段将真实世界物质的部分属性赋予它,并且使这些属性可以为人的感觉所感知,由此,虚拟现实中的事物所表现出的这些“属性”也可以“为我们的感觉所复写、摄影、反映”。问题是,有什么东西隐藏在这些复写、摄影、反映的背后?我们说,虚拟现实中的事物所具备的属性,一般与特定的现实世界中的物质属性存在相对应,即与现实世界中的物质相对应,也就是说,虚拟现实中的物的属性是借助虚拟现实技术手段对真实世界中客观物质属性的描述。

从建构理念上说,虚拟现实技术对现实世界中客观事物的描述可以分为两种情况,其一是空间关系对应的描述,即虚拟物系与真实世界中的客观存在一一对应的在空间域中的描述,为人们提供了虚拟的空间,提供了虚拟的归属感和位置感;其二是时间关系对应的描述,即是虚拟现实技术实现对某一过程的复制,在这种描述方式中,人们可以亲历历史,这种描述能力为人们提供了世界的时间流动,提供了对实践过程的支持。当然,这两种描述理念并不是严格地相分离的,第二种描述往往建立在第一种描述的基础之上。

由于当前技术水平的限制,人们只能赋予虚拟现实中的事物以有限个物质属性侧面,即通过特定的技术手段将真实世界中物质的某些属性“复制”到这些“虚拟的物质”身上。这些虚拟的物与真实的物之间的属性对应经常是严格的但又是绝对地不完备的:虚拟现实技术对于物质属性的复制水平是相当低级的,它所复制的属性侧面又仅仅是全部物质属性中的极少部分,这些属性相对于真实世界中的“原版”物质的属性总合来说,仅仅是沧海一粟。

即使如此,仍然不能否认虚拟的“物质属性”给人们的感觉器官造成的信息传递意义。因为即使在现实世界中,人类所了解的物质属性也仅仅是其所有属性中极少的部分,我们也并没有因此怀疑人类感官在认识物质世界中表现出的价值。再按照爱因斯坦“人的宇宙”的思想,人处于客观世界之中,是其中的一个组成部分,人无法以“超宇宙”的姿态独立于世界之外而观察这个世界。“被认识的宇宙与作为认知者的人的存在是互为依存的,人的存在对他能认识到的宇宙型式有某种决定性影响。”[6]50年代布里奇曼对此描述为:“……我们不是由外面消极地观察宇宙,而是完全浸沉于宇宙之中……”。[7]人所处地位的局限性决定了人对客观世界信息的把握只能是局部的和主观的。因而也就是说人不可能客观而全面地把握物质的所有属性,也就是说人所能认识的宇宙只是“人的宇宙”,而非真实的“客观世界”,人的宇宙仅仅是无数可能宇宙中的一个。人感知物质所依赖的依据——被意识所反映的物质属性,只是事物全部客观属性中极其有限的一部分。

(2)“属性”的创造

实际上,当前的虚拟现实技术并不仅仅满足于对客观事物的复制性描述,还主动地进行超越现实的创造性探索,这正是社科界许多学界同仁的痴迷所在。比方说,虚拟现实系统不仅可以实现对分子层次微观物质结构的描述,可以使人们从事在真实世界中根本不可能实现的对分子结构的直观观察乃至建构操作,虚拟现实系统还可以实现现实世界中根本不曾存在的纯粹幻想的或者至少是没有为人类所认识的任意“事物”。就是说,虚拟现实不仅实现对物质属性的描述,还更积极地创造出更多的“属性”。可以相信,随着技术手段的发展,虚拟现实技术的表现能力将越来越丰富,所能够重现的物质属性将越来越多,所创造的“物质属性”也越来越多,支持和引发的幻想也越来越多,这种走向将和人类对客观世界永不穷尽的属性发掘一同构成认识自然、认识社会的运动长河。

 有人痴迷于虚拟现实对纯粹幻想空间的创造这一事实是不足为怪的。人类在认识现实世界的同时,无时无刻不在打开自己的幻想空间,并在其中任意驰骋。但是在虚拟现实技术以前,人类对幻想空间的描述能力非常有限,人类的幻想能力受到严重制约,丰富的幻想只能够使用语言、图片、实物形象等来表达,这些表达不仅手段简单,且多不能支持真正有意义的体验,结果是在幻想空间中的“实践”只有在幻想中来“实现”。而虚拟现实技术改变了这种状况,它不仅为幻想空间提供了丰富逼真的表达能力,在技术条件许可的范围内它还可以支持任意的“属性”创造,当然还可以支持人类在幻想空间中的实践,因此,虚拟现实技术可以更大程度地满足人类幻想欲望的需要,并继而支持人类创造欲望及能力的更大发挥。虚拟现实对纯粹幻想“属性”的“创造”使得最不循规蹈矩的甚至是匪夷所思的许多的“不能”成为“可能”,使最大胆的幻想成为虚拟的现实,从而支持其走向真正的现实。

3 真实物质与虚拟“物质”

虚拟现实虽然唤起了严峻的哲学挑战,但是,这并不是说虚拟现实创造了一个真正的物质世界,这是不可能的,也没有必要这样认识它。

首先,尽管人是客观世界的组成部分,人不能脱离世界以超脱的眼光来审视世界。但物质的最根本特性不是它是否能被人把握,关键在于物质是不依赖于人的感觉的客观存在,不论物质属性能否被人所认识,它们总是客观存在的。好比电子、中子在过去漫长的历史中,我们仅仅依靠肉眼从未能发现它们的踪迹,而它们却在永恒地运动着。但虚拟现实中的物则不然,它所有的属性都是人借助于一定的技术手段所赋予的,它是人的认识领域与技术领域所能达到的水平的结合。

当前,VR技术依赖于三方面的技术:三维计算机图形学技术;采用多种功能传感器的交互式接口装置;高清晰度显示装置。VR系统的虚拟化水平的提高将依赖于这三种技术。技术的发展是需要漫长的历程的,有专家指出“目前VR系统的临场感与现实感相距甚远,就是在可以预见的将来,两者的差别也不可能消失。”[8]

无论是在属性复制的意义上,还是在属性创造的意义上来说,虚拟现实中事物的属性归根到底是由人赋予的,它所反映的是人所能认知或幻想的部分。它对现实的模拟总是要借助于一定的技术手段来实现,技术手段的发展将促使虚拟的现实越来越具有真实感。但人的认识能力与技术手段的发展也是相辅相成的,认识水平的提高促进了新技术的诞生,而技术手段的发展又将推动人的认识能力的提高,人们对世界、对事物的了解也将越来越全面和客观,人们的幻想空间更会无拘无束地自由扩展。因此,虚拟现实技术对现实物质世界的模拟,可能会不断向人类的认识水平接近,但会永远落后。即所谓“把握客体自身的属性,乃是一个无限逼近的永远不会完结的过程。”[9]

在属性复制的意义上,即使真有那么一天,技术手段发展到可以随心所欲地模拟世界,这一世界也只可能是与真实环境“形相似”。因为,世界是物质的,物质的根本属性是运动,“运动是标志宇宙间一切事物和现象的变化和过程的哲学范畴。”[10]现实世界中的事物随着时间的推移发生着无休无止的运动。而“复制”出的虚拟事物只是对真实世界中的某一特定时空域复制的产物,它所具有的属性只在这一特定的时空域内存在,这一事物至多只能是现实事物某一时刻形态的僵化的复制品,并不会发生符合自然规律的运动。因而,用哲学的眼光来看:“克隆”出的虚拟世界中的事物与现实世界中的事物也决不可能完全相同,且有着本质的区别,虚拟现实中的物系不具有物质的根本属性-运动。

对于基于纯粹的幻想的虚拟现实系统来说,它更没有可以对照或者参照的运动物质系统,给定虚拟现实系统中的事物也不会自然的发生真正的运动。除非我们给予运动这个词汇以新的解释,从头开始,从最最基本的概念开始重新构建哲学的大厦,否则的话,试图使用“物质”这个词汇描绘虚拟现实将是严重的缺乏理性的。

我们认为,虚拟现实仅仅是一种描述性技术,提供的是一种描述性空间和描述性实践,并不是真实的实践。真实世界中的实践不仅仅为实践者提供经验,还会对这个世界有所作用并使其有所改变,而虚拟现实中的实践却不具备这种特征,它只可以为实践者提供经验,但虚拟世界却不会改变,也不会因此引起现实世界的任何改变。比方说,无论一个虚拟现实系统的操作者如何“经历”了历史进程,历史却丝毫不会因此而改变。

为了更加充分地利用虚拟现实技术,当前一些操作系统借用虚拟现实的思路:在人-机接口端使用虚拟现实技术,提供逼真的操作场景,在计算机系统的另一端却切实地控制着一些机械系统,实现对某些过程的操作。这种技术经常被用来进行人类不大可能直接进入的危险环境中的工作。实际上,提供给人的“操作场景”,经常是使用安装在操作现场的摄像机来提供的。这种技术借用了虚拟现实技术的部分理念和思路,并不是严格意义上的虚拟现实,比较准确地说,可以算是模拟遥控。在这种虚拟现实应用系统中,正是因为虚拟空间中与现实空间中的物系是严格地一一对应的,而且,所实现的操作也是一一对应的,虚拟现实中关于物质属性的描述也是随着操作的进行不断地发生着变化的,虚拟现实对物质属性展现过程不过是现实世界中物质系统运动的一面镜子,因此,在建立起的虚拟现实描述-物质属性-物质系统对应关系中,虚拟现实的实践恰好严格地对应着现实世界中的实践,这是一个可以解释的特例。

我们对描述性技术曾经有过许多的认识和经历,最典型的例子莫过于电影了。100多年前,世界上第一场电影在巴黎的一家大咖啡馆的地下室上映了。十几分钟“生活景象”的回放给第一批的观众们带来了一丝惊喜,也引起了一点恐慌。人们惊异于电影所放映的内容重视了自己的生活空间,产生了“一种好奇心得到满足的快意”,而当人们看到火车头迎着自己开来时又产生了惊慌,有人“叫了起来,有的甚至离座站起身来”[11],生怕疾驰而来的火车撞上了自己,这就是电影最初诞生时的情景。其实,那时的技术水平还远远无法做到真实的再现,但那“冒着浓烟的火车头”还是吓着了当时的观众们。从某种意义上,电影就是100多年前的虚拟现实,它可以提供给人类以酷似真实的强烈感官刺激。然而,在100多年后的今天,电影技术已经有了全新的发展,高级音响设备的应用、立体电影技术的诞生带给人们更加逼真的现场感。然而,新世纪的人们却不再会被这再现的情景所吓倒,也没有穷极于“虚拟哲学”这一命题,而是陶醉于这逼真“世界”的精神享受之中。

这种试验可以启发我们对虚拟现实的正确认识。虽然虚拟现实在“自然交互”的层面上较电影有了革命性的突破,但这个革命仍然是不彻底的,距离对物质根本属性的描述仍然有相当的距离。我们完全有理由相信,随着虚拟现实技术的进步和应用的普及,人们将从惊诧中清醒过来,对虚拟现实这个事物的认识将越来越成熟,越来越客观。

4 真实的虚拟实践领域

一方面,我们认识到,虚拟现实中的事物不是物质,客观地说它只是对客观事物的描述或者是对纯粹想象世界的描述。基于辩证唯物主义的物质观,世界是物质的,物质是运动的,即物质的根本属性是运动。而在虚拟现实之中,没有真正运动的“物质”,也并不存在“物质”与“属性”间的对立统一关系。假设虚拟现实中所表达的“属性”有对应物的话,这个对应物也应该是现实世界中它所模仿的物质而不会是其它。

而另一方面,虚拟现实更具有其客观的实践意义。

提到虚拟,不可避免地会联想到“虚幻”。两者虽只一字之差,内涵却大相径庭。虚幻仅仅是人头脑中的幻想而已,没有可感知、可触摸的性质,是纯意识的产物,无法在其中从事实践活动。虚幻好比是“海市蜃楼”,可望而不可及。而虚拟则不然,在虚拟的世界里,事物不仅可看,可听,还具有一定的可操作的性质。虚幻虽不同于虚拟,却可以借助虚拟手段来表达,使之成为具体实践的依托。没有虚拟现实技术,这种设想的实现几乎是不可能的,虚拟现实技术给人类的幻想插上了翅膀,使人类可以无拘无束地在幻想的空间中飞翔,使人类的想象力得到最大程度的发挥,更充分地享受幻想王国中的自由。

虚拟现实技术对现实空间的模拟,则大大增加了人们的实践机会和扩展了实践的自由程度。由于其所具有的种种物理属性以及可操作与交互的性质,人们可以利用它们来模拟现实,或者在虚拟的世界中从事种种在现实世界里不可能进行或是具有较大危险性的工作。虚拟现实飞行训练系统不仅使飞行训练降低开支,还给飞行员提供了有惊无险地体验飞行事故的可能,大大提高飞行员应付意外事故的反映速度和准确程度。而且,随着技术的发展,人们可实现虚拟操作的领域也将越来越广,虚拟现实也将逐渐渗入我们的生活,充实和丰富人类的社会实践,推动社会的文明进展。

虚拟现实技术丰富了人类的实践空间或者说是开拓了新的实践空间,给予人类的社会实践更大的自由。虚拟现实技术对现实世界的模仿使人类对现实世界的体验更加丰富,认识更加深刻;虚拟现实技术对幻想空间的实现将更有利于人类想象力、创造力的充分发挥,实现从必然王国向自由王国的进一步飞跃,从而更高效且前瞻地改造我们的现实世界。虚拟现实技术所唤醒的最重要的哲学意义正在于此。

在今后相当长的一段时间里,虚拟现实这一新事物所带来的新思想观念还将继续冲击人类,促使我们继续思考。其实,随着人类社会的发展,科技的进步,越来越多的新事物将诞生,它们将不可避免地带来新的观念问题,引发一场又一场的讨论。今天对虚拟现实中事物属性的探讨对于我们以后更加真实、全面地认识这些高科技的新生儿们还是大有裨益的。有一点可以肯定,随着人们对虚拟现实技术的适应与了解,它将不再会是陌生和新奇,人们将从惊诧中清醒过来,视虚拟现实如今天的电影般平常,对它的神秘感大大减弱,到这时才能较少痴人说梦,才能更清楚地看到它的现实意义和未来意义。

收稿日期:2000-07-03

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