【虚拟技术名言】科学技术，虚拟现实的未来新世界(上)

在虚拟现实中，你能有什么不同的自我吗？他还会遵循什么规则？

经过半个多世纪的进化和积累，虚拟现实(VR)进入到达技术临界点的前夜，技术瓶颈很可能在可见的未来突破。Facebook以20亿美元收购的Oculus Rift将于2016年推出的基准产品备受期待。廉价优质的VR头盔意味着虚拟现实技术将不再是高级科学设备，而是娱乐平台和各种日常活动的大众消费品。

今天，我们可以在电脑和智能手机出现之前向孩子们解释世界是如何工作的。未来，也许我们的孩子需要回答他们的后代。世界在虚拟现实出现之前是什么样子。也许我们的孩子可以这样回答。“为什么不去拜访你曾祖父母的化身，寻找答案呢？就像《回到未来》里马蒂麦克弗莱做的那样。”

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第二人生：另一个自我

2015年12月，上海世博会卢森堡馆举行了虚拟现实电影节。在一个经验的角落里，很多人在排队观看。大地方中间有一个戴头盔的人拿着手柄在空气中盘旋，向空气推进，向空气上下打量，有时蹲下来摆弄什么东西，无缘无故匆匆后退，或者小心翼翼地试探脚下看不见的界限，就像上演哑剧一样。(威廉莎士比亚，温德萨默，《读本》)在场地的对角线上有两台名为“灯塔”的神秘机器，像放在支架上的小显示器一样，追踪着“哑剧表演者”的一举一动。

谷歌信用卡板团队。该项目旨在将智能手机变成虚拟现实的原型设备。这是HTC Vive的虚拟现实游戏。在场外的一个电脑屏幕上可以看到游戏体验者们“投入”的场景和情节。他要进实验室，先给手上的手柄充电。他找到角落里的那个充电器，提起把手，充足电。他开始执行以下任务：实验室的另一角有一个橱柜，用手柄依次打开抽屉的各个抽屉，看到发霉的蛋糕或立体的折纸。走到另一个角落，抓住仓库铁门的红色把手，向下拉，打开仓库门。火焰四处飞溅的坏掉的机器人朝他走了出来。——他本能地后退了几步。他克服了恐惧，拉起了机器人唯一的眼睛——。当然，用手柄拉动眼睛，变得像弹簧一样长，成为了一米长的机械链条。他摆弄着这些复杂的零件，转动着这里的铁环，移动着那里的小门，屏幕上闪现出不可读的参数。然后这些零件都掉了下来，掉在地上，地面裂开了，零件都滚了进去，他小心翼翼地离裂缝有点远。墙也陆续打开了，后面有一个看不见地板的车间，脚下只剩下一小块地方，四周好像都是悬崖。(莎士比亚)。

我想起刘慈欣在《三体》描述的那个虚拟现实游戏，主人公王昌和《科学警戒》的科学家都玩过。玩的时候，他们要穿“V长鼓”。由一套头盔和一套感应服组成，感应服可以让玩家在身体上感受到游戏的打击、刀和火，产生酷热和寒冷，真实地模拟暴露在暴风雪中的感觉。他们用ID注册后，可以成功登录，在宇宙的另一颗星星上不规则的外星文明中真实生活，体验恒基和混乱时代的交替。(威廉莎士比亚、坦普林、科学) (威廉莎士比亚、坦普林、科学)游戏中一个场景中的所有角色，比如中国古代咒语王、商周王、西方近现代的牛顿、爱因斯坦都是玩家的身份化身，也就是现实世界中的玩家在虚拟世界中的另一个自我。虚拟世界的游戏时间可以迅速流动，也可以调整为正常。

当我戴上HTC vive的头盔时，我进入了电脑屏幕上二维显示的那个世界。我知道我在给围观的人表演哑剧，但那个现实很快就退出了。在我看来，我的运动有明确的意识。只是由虚拟环境中的数字内容驱动。我正沉浸其中。(大卫亚设，Northern Exposure(美国电视)，)我在实验室里，伸手打开虚拟世界的抽屉，和平时期打开抽屉没什么两样。当我完成这个动作的时候，我知道那两座灯塔正在使用旋转元件发射的高频激光扫描我和这个游戏区域。HTC vive上的传感器正在检测激光。正在计算我的准确位置、姿势和运动轨迹。大量，高速计算，确保我的所有动作在虚拟世界中无任何延迟地响应，无缝缝合。

最让我吃惊的反而是我自己的表现。游戏快结束的时候，我看到脚下的世界随着剧情崩塌。站在无底坑的悬崖边上，我在思考是否要向深渊迈一步。——我大脑的一部分表示，那只是虚拟数字世界的一步。我实际上安全地走在物理世界的平地上。旁观者们显然看到了我的尝试，他们可以在电脑屏幕上看到我在的场景。人群中有很多声音在喊。“跳下去！跳下去！”看着深渊，我竟然犹豫了。我知道我完好无损，但本能的恐惧把我捆得紧紧的。有时候就像在噩梦中挣扎一样，你知道这是梦，但好像醒不过来。(威廉莎士比亚，《哈姆雷特》，《哈姆雷特》)我只是试着把脚移出线外一点点。根据情节，我周围突然竖起了栅栏，把我像笼子里的鸟一样吊在空中。我不明白我为什么在两种不同的意识之间做出那样的选择。

这让我想起了构成虚拟现实心理基础的著名“虚拟坑”实验。在“虚拟坑”实验中，人们发现自己在虚拟房间里，突然，地板像快速电梯一样下降，露出地板下的深坑。除了这个坑，一切都没变。从坑边往下看，几乎所有人都会感到焦虑。然后，在坑的两端出现了狭窄的板块，人们被要求从上面走过。(威廉莎士比亚，《泰姆派斯特》，《天堂》)通常走路的人会变得恐惧，脚趾接触地板，手掌出汗。

摇头说“不”；就算够勇敢，能走过窄板，他们也会努力保持平衡。如果有人“掉进”了“虚拟坑”，他们有人会大口气喘，有人会因恐惧而尖叫，有人会用膝盖着地以减轻着陆时的撞击，以致蜷曲身体摔倒在地板上，更有沉浸得更深者，会绝望地试图攀住“虚拟坑”的边壁来救自己一命，最终脸朝下扑倒在现实世界的地板上。

100年前电影刚刚发明时，人们也曾被路易斯·卢米埃尔兄弟的火车影像吓得尖叫逃散。今天，我们已不再被电影影像所欺骗，真实与虚拟的世界在电影的屏幕边缘就已划清了界限。然而，我们很可能不会像适应电影屏幕那样，对虚拟现实的世界习以为常。虚拟现实的世界没有边界，一戴上头盔，你的眼睛与大脑便360度全方位置身于其中，几乎无法有意识地控制恐惧反应。美国斯坦福大学虚拟人机交互实验室创始人杰里米·拜伦森（Jeremy Bailenson）和加州大学圣巴巴拉分校虚拟环境研究中心的联合创始人吉姆·布拉斯科维齐（Jim Blascovich）合写了一本书，叫《虚拟现实：从阿凡达到永生》。他们写道，经过大量“虚拟坑”的实验，“我们开始明白，意识不能同时出现在两个地方”，“虚拟现实可能是行为研究的一大福音。时机已经到来——虚拟世界中的实验方案，可以和真实世界中的类似方案十分相似”。他们有一个实验，可以说明“我”的意识是如何建立起来的。这个实验是这样的：让几个人站成一列，或围成一圈，每个人之间的距离近到可以轻轻碰到前面人鼻尖。每个人都闭上眼睛，去摸前面那个人的鼻子；当然他的鼻子也会被后面那个人摸到。虽然每个人都知道，自己的鼻子是被别人摸着的，但大多数人还是会感到是自己在摸自己的鼻子——“碰到前面那个人鼻子的动作和触感，和后面的人手指放在自己鼻子上的感觉，颠覆了他们对自己的手指并没有放在自己鼻子上的认知。”这就涉及虚拟现实一个很根本却也很古老的哲学问题：“自我”究竟是什么？勒内·笛卡儿的那句“我思故我在”，看起来很能解释虚拟现实中人的认知、意识和行为，你的思维才是你存在的依据，“自我”可以从身体上剥离出来。

至少各种虚拟现实体验，都在不断验证这一哲学命题。那天的虚拟现实影展，还有一个观摩节目，让一位VR体验达人一边沉浸在一部恐怖片中，一边向台下的观众分享自己的体验。他戴上头盔，进入一个虚拟现实的鬼屋；我们能够从台上的大屏幕中看到二维的鬼屋影像。他在暗室中摸索，打开一扇扇门，进入一个个房间，深入鬼屋的腹地，有毛骨悚然的背景音乐和时不时出现的阴森恐怖的图像。我很快发现他处于一种很怪异的状态：他意识的一部分与我们尚处于一个时空中，非常理性地控制住自己在众目睽睽之下的台上表现，保持着向我们讲解所见所感的身份；但他意识的另一部分，显然已随着沉浸的渐进深入而远离了我们，他越来越无法抑制虚拟世界的包裹给他带来的刺激，他的声音逐渐急促，情绪逐渐脆弱，当我们听到一个愈来愈强的脚步声时，他有些惊慌地叫起来：“谁在向我走来？他离我越来越近了！他现在就停在我的面前了！”当我们在屏幕上看到一张从黑暗中突然显露的脸时，他已全然不顾是一场表演，凄厉地尖叫了起来。当时，我想起了描写多重人格障碍的小说《24个比利》里的那个比利。至少有两个“自我”栖息在那个体验达人讲解员的身体里，表演人格和体验人格。这两个身份相互独立，轮番控制着他的身体，最后，那个沉浸在虚拟世界中的意识主宰了他。认知科学家一直认为，人的感知是构造信息的一种形式，颜色、气味和声音等并不存在绝对的真实。当虚拟世界可以构建颜色、气味、声音和触觉时，人还能够在虚拟与真实间划清界限吗？

2003年开始流行的一个二维平面游戏《第二人生》，就能让人在数字世界中换上一个新身份，过上另一种完全不同的生活；如果有一天它有了虚拟现实版本，人们也许会觉得活在游戏里比活在游戏外更真实。Facebook想通过虚拟现实构建的新的社交平台，极大改变人际关系的本质吗？比如，婚姻的不忠诚问题。有一个有趣的故事：一位《第二人生》的游戏用户，在游戏中遇到一位女士。这位女士在真实世界中有丈夫，他们夫妇俩都是《第二人生》的资深玩家，而且是先在《第二人生》中认识，然后才在真实世界中见面、结婚的。当他们夫妇俩一起在《第二人生》中时，总是使用固定的化身。在她遇到这位用户那天，她的化身是通常和她丈夫交互时使用的那个，而那时她丈夫并没有和她在一起。她和这位新用户说话、调情，两人中的某位提出来一次虚拟性爱（类似电话性爱，用按键来控制化身做出不同的动作，同时加上语音通信）。这位女士和她丈夫已经有过协议，同意他们在线时实行“性开放婚姻”。但在与其他人进行在线性爱时，他们有个规则：只能用“替换化身”来做这种事。换句话说，他们夫妇都允许彼此与其他人进行虚拟性行为，但是不能用他们一起时所用的化身。根据他们的规则，如果用不同化身的话，婚外性行为就不算是“出轨”。虚拟现实世界，会产生新的社会规范、秩序和法律吗？

还有一个关键的问题。虚拟现实世界是由数字构成的，那么这些数字信息要逼真到什么地步，才足以能像真实世界一样，全面构建人的感知呢？虚拟现实的先行者们给出了一个明确的答案：让一个已经做得很极致的“虚拟坑”比另一个也已接近完美的“虚拟坑”更惊心动魄的东西，并不是颜色、分辨率或图像，而是跟踪的敏感度、渲染和显示。系统捕捉用户运动的频率更高、更精确，物理运动和虚拟运动之间对应的精度能达到毫米级别，“虚拟坑”也就更栩栩如生。虚拟现实技术实际上已经诞生了半个多世纪，漫长的发展历程中曾衰落和沉寂过相当长一段时间，最近又被人们重新发现（特别是被扎克伯格发现），成为资本热切追逐的未来之星。它的兴衰，正是与支持跟踪、渲染和显示的关键技术成熟与否紧密相关的。

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沉寂与喧嚣：半个世纪的技术演进

与许多科研和新技术一样，虚拟现实的概念也脱胎于科幻小说。1935年，美国科幻小说家斯坦利·威因鲍姆发表了小说《皮格马利翁的眼镜》。小说里的精灵族教授阿尔伯特·路德维奇发明了一副眼镜，戴上这副眼镜后，就能进入到电影当中，“看到、听到、尝到、闻到和触到各种东西。你就在故事当中，能跟故事中的人物交流。你就是这个故事的主角”。威因鲍姆的这篇小说是对“沉浸式体验”的最初描写，教授发明的眼镜更是预言了今天的虚拟现实装置。

虚拟现实历史上最早的显示装置，是1962年由莫顿·海利希（Morton Heilig）开发的“传感影院”（Sensoroma）。海利希是一位电影制作人，深信电影如果能用五官来享受的话，会比只用眼睛和耳朵要好得多。他写过一篇文章，叫《体验剧场》，里面讲到把人的所有感官都融合到观影中。他开发的“传感影院”看起来就像今天的大型游戏街机，能为单个的观众提供图像、声音、气味、风和震动。那时，数字计算机还没有像今天这样得到广泛的应用，“传感影院”也只是套机械装置。1966年，美国空军开始用虚拟现实技术来做飞行模拟。虚拟现实与军事项目很早就紧密联系在一起，后面我们还将看到它的军事应用。

1965年，虚拟现实的一个关键人物、美国加州伯克利分校计算机图形学领域的奇才伊万·萨瑟兰（Ivan Sutherland），发表了论文《终极的显示》，从理论上对虚拟现实做了论述，电脑屏幕被他描述为“观看虚拟世界的窗口”。1968年，他在他的实验室里生成了较复杂的虚拟场景，而且制造出最早的头戴式VR显示设备。这套设备如今陈列在加州山景城的计算机博物馆中，封在一个玻璃展示柜里，供人们观摩。这套头戴式装置使用了阴极射线管，使用了两个CRT显示器，只能显示单色的、由线框构成的物体，制造了一个飘浮在空中的立方体，这一立方体随着使用者视角的改变而改变。在那个时代，计算机的运算能力还很弱小，个人计算机也尚未问世，计算机不可能以近乎实时的速度渲染出复杂的图形，所以虚拟世界中的物体非常简单。伊万·萨瑟兰的头盔还非常沉重，必须悬挂在天花板上，以减轻它压在使用者头上和脖子上的负担，因而获得了“达摩克利斯之剑”的称号。这台头盔会让人明白，虚拟现实当时为什么没能发展起来：它配合你运动的反应速度非常慢，更新场景的时间长得不可接受，当你转过头时，它要花很长的时间来调整视点，也就是系统得花太长时间来渲染虚拟世界，这被叫作“延迟”。“延迟”不仅会让虚拟现实的逼真效果大打折扣，而且时间一长，就会产生令人不适的副作用，比如头晕恶心。对人的视觉来说，如果系统能够以每秒钟60次或者更高的频率更新画面，就接近真实自然的体验。但每一帧精细的图像都含有海量数据，50年前的计算机硬件完全无法实现那种速度。萨瑟兰在1965年说的那句虚拟现实名言：“计算机的显示能力，让我们有机会获得在真实世界无法直观感受的熟悉概念，它是数学仙境中的魔镜。”显然是对未来的寄语。

不过，人们习以为常的很多技术，在诞生之初都与魔法无异，想象力由科幻小说鼓舞。1984年，威廉·吉布森出版了他重要的赛博朋客科幻小说《神经漫游者》。小说里的人物凯斯是个网络侠客，受雇于神秘力量，奉命潜入跨国企业的信息中心窃取机密情报。他能使自己的神经系统挂上全球计算机网络，并使用各种人工智能与软件在赛博空间里竞争生存。他希望能超越肉体的束缚，逃避废墟般的现实世界，在赛博空间里漫游。吉布森这部小说里描述了一种“同感幻觉”的概念，与虚拟现实的沉浸体验很相似，“媒体不断融合，最终达到淹没人类的一个阈值点。赛博空间是把日常生活排斥在外的一种极端的状况，你可以从理论上完全把自己包裹在媒体中，不必再去关心周围实际上在发生着什么”。后来的《黑客帝国》所描绘的网络虚拟空间，其核心框架就是源自《神经漫游者》。这部小说给了很多人灵感的源泉，包括虚拟现实研究的先驱者之一杰伦·拉尼尔和斯坦福大学虚拟实验室的创建者杰里米·拜伦森。杰伦·拉尼尔一直从事虚拟现实，他正式定义和推广了“虚拟现实”这个词，解释了“跟踪”和“渲染”的技术概念：人类的感知系统就像“间谍潜艇”，大脑想知道外面的世界发生的事情，就用它的“潜望镜”（眼睛、耳朵和其他感觉器官）四处收集信息。因此，为了让虚拟现实的体验真实可信，“感知系统需要不断更新虚拟世界中的景物和声音”，达成这一目的的最好方法，“是让人们在虚拟世界中尽可能自由和自然的运动”。

他相信，吉布森所描绘的大脑浸入虚拟环境是未来的方向，50年到100年内，我们应该就能发展出直接与神经系统交互的大脑机器了。1985年，拉尼尔成立了VPL研究公司，致力于虚拟现实技术的商业化，并制造出一套虚拟现实设备，包括“数据手套”、“眼睛电话”和“自动域”（audio sphere）等，他的虚拟现实头盔，外形就像今天的Oculus Rift头戴式显示器。纽约的电脑游戏公司Mattel购买了“数据手套”的专利权，生产出一种VR游戏的附件Power Glove，价格仅为75美元。可惜的是，当时的计算机硬件环境让这套设备极其难用。1990年，VPL研究公司破产。20世纪八九十年代，游戏界还有一些VR的技术尝试，包括任天堂的3D游戏平台“虚拟男孩”，Sega出的Mega Drive游戏平台和苹果发布的QuickTime VR，也是因为运算能力低下、“延迟”反应严重，中断了开发。当时，VR行业的杂志就已经出现了，最有影响力的是《赛博边沿》（Cyber Edge）和《计算机虚拟现实》（PCVR）两本，却也很快被人忘记。还需要再等待20年，在计算机的软硬件能力首先发展后，才能重返公众视野。