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战略前沿技术

1945年7月，二战时期美国最伟大的科学家范内瓦·布什（Vannevar Bush）预言说，将出现一种头戴式摄像机，它安装在“一副普通眼镜”上，其中记录有评论、照片和科学实验数据。这可以被视为如今的增强现实技术（augmented-reality technologies）的先驱。

“增强现实”这一概念出现在上世纪九十年代，指的是将数字界面重叠到现实世界中的技术。与在你眼前的屏幕上呈现3D影像，实现沉浸式效果的“虚拟现实”不同，增强现实技术直接将不透明的全息影像嵌入周围环境中。在过去的几十年里，我们不断朝着增强现实技术靠近，以提升现实世界的体验，但直到最近几年里才实现了大小适中、价格合理的头戴式设备，影像也变得更加立体。

随着移动计算和图像处理方面的进步，增强现实与虚拟现实技术都变为了可穿戴、便携式的技术，价格也变得平易近人。第一批虚拟现实设备已经开始为赢得用户青睐而展开角逐：Facebook旗下的Oculus VR宣布Oculus Rift头戴式显示器将于明年问世；HTC的Vive 以及Oculus与三星的合作产品Gear VR都宣称将于今年年末问世。增强现实技术稍稍有点落后：最前沿的增强现实产品——微软的HoloLens 和谷歌支持的Magic Leap都没有定下确切的发布日期。

如今，增强现实和虚拟现实技术正在为我们观察世界的方式展开竞争。沉浸于虚拟现实时，你不能真实观察周围的事物，可能在移动时撞墙，而Magic Leap和HoloLens这类增强现实设备则有潜力改变我们的日常生活方式。斯坦福大学电气工程助理教授戈登·韦茨斯坦（Gordon Wetzstein）说：“增强现实技术能够与交流、工作、信息视觉化以及外出游戏等日常事务无缝对接。它将彻底改变我们的交流方式。”

谷歌的Magic Leap目前仍处于“保密阶段”，但从其网站给出的图片我们能看出他们的雄心有多大：小象在手心中跳舞；教室中，海马漂浮在空中，孩子们拍手称赞；在紫色的天空中，龙与鸟儿展翅翱翔。这些生动的插图告诉我们，Magic Leap正把世界变成一张没有屏幕的触摸屏。

微软则暗示这一技术在教育、工作场所、手术室和实验室中的潜能。HoloLens可以让跳动的立体心脏模型在空中漂浮转动，让见习医生和医科学生体验更加生动的课程。它还能使用火星车传回的数据，让你感觉自己就身处那颗红色星球上。

这些描述听起来就像魔术一样。它们真的能够实现吗？微软和Magic Leap都细心保护着硬件细节，担心被同行窃取。但据其专利申请书所写，Magic Leap的设备会直接将光投射到视网膜上，这将让大脑无法区分外部世界的光和Magic Leap发出的光。虽然微软还未解释HoloLens会怎样将光投射到眼中，但根据韦茨斯坦的文章，HoloLens很有可能通过多种方式产生和Magic Leap一样的效果。

但在这一切实现之前，增强现实技术仍旧面临着诸多困难。其中最大的困难是：将硬件全部集中到一个无线轻便的头戴式显示设备中，而这一设备的大小和价格要和一副高端太阳镜相近。换句话说，将全息投影和真实世界相交融已不再是问题，问题是效果的逼真度以及所需的成本。增强现实技术必须实现“逼真的视觉体验”，同时保持设备大小合适，佩戴舒适，这样人们才会愿意使用。

同时，要实现这一技术奇迹，电源也是一个问题。如何才能在保持设备可移动的情况下保证电源的充足？韦茨斯坦指出，要让增强现实设备室外派上用场，其显示器必须足够亮。而高亮度将消耗更多的电力。

还有就是最初的问题：如何创造逼真影像，同时让其与周边环境自然契合。对一个头戴式显示器来说，任何微小的影像错位或者延迟都会造成不适。这就需要计算机视觉（computer vision）的帮助：显示器必须了解佩戴者的视线投向了哪里，看到了什么事物，同时感应周边环境，分清什么物体是移动的，什么物体是静止的。

但就算这些问题都得到解决，增强现实技术依旧可能被虚拟现实技术打败。虽然一些演示表明增强现实技术能够实现沉浸式的体验，但实际上，其视野还不够宽广，几乎和电视的大小等同，同时用户还能在显示器边缘看见“未增强的现实世界”，不断分散用户的注意力。这一问题将在未来得到解决。但在那之前，用户会更偏向于虚拟现实技术。

考虑到这些利弊，未来的市场将不会被单一技术占领。乔治亚理工学院计算机教授萨德·斯特纳（Thad Starner）预测说，用户们会根据自己的需求选择各类增强现实和虚拟现实技术设备。“对电子游戏来说，大视野的设备会更有趣，而对于手术、发消息和个人信息管理来说，选择较小的视野就足够了。”

这一观点道出了可穿戴市场中不言而喻的法则：设备需要用户支持。在讨论HoloLens和Magic Leap时，谷歌眼镜的阴影挥之不去。最早在公共场合使用谷歌眼镜的用户受到了人们的嘲讽。“如果戴着谷歌眼镜上街会惹人猜疑，那谁还在乎产品功能？”明尼苏达大学运动机能学教授托马斯·斯托弗雷根（Thomas Stoffrengen）说道，“增强虚拟现实技术或许能解决功能问题，但我们还需观察它是否会引起社会问题。”

加利福尼亚大学教授Tobias Höllerer曾参与制作最早的可移动增强虚拟现实系统，他认为“第一批用户在会在某些特定情况下使用增强现实技术”，比如建筑师会用其展示蓝图，游客用其体验古代遗址。这意味着人们只会用这一技术来完成智能手机无法完成的任务。这不会为其赢得大众支持，但是至少能在先驱用户中的产生一定影响。

1993年，当斯特纳背着沉重的个人电脑出门，一名计算机科学家问他为何要买一台移动电脑。而如今，当他戴着头戴式显示器出门，人们问他：“这是什么？我能试试吗？我也能买一台吗？”显然，计算机和科学家们都取得了长足的进步。

范内瓦·布什于五十年前做出的预言成真了：“我们已经进入到一个能够以低成本制作高性能复杂设备的时代。”