【正文】 被美國(guó)國(guó)會(huì)列為“絕對(duì)禁止出口”的項(xiàng)目。據(jù)調(diào)查，從未參加過實(shí)戰(zhàn)的飛行員在首次執(zhí)行任務(wù)時(shí)的生存概率只有60%，而經(jīng)過模擬對(duì)抗訓(xùn)練后，此概率可以提高到90%。浙江大學(xué)CADamp。荷蘭海牙TNO研究所的物理電子實(shí)驗(yàn)室(TNOPEL)開發(fā)的訓(xùn)練和模擬系統(tǒng)，通過改進(jìn)人機(jī)界面來(lái)改善現(xiàn)有模擬系統(tǒng)，以使用戶完全介入模擬環(huán)境。施樂公司研究中心在VR領(lǐng)域主要從事利用VRT建立未來(lái)辦公室的研究，并努力設(shè)計(jì)一項(xiàng)基于VR使得數(shù)據(jù)存取更容易的窗口系統(tǒng)。：SuperVision系統(tǒng)、國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)的研究現(xiàn)狀、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在美國(guó)的研究現(xiàn)狀美國(guó)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究的發(fā)源地，美國(guó)VR技術(shù)的研究水平基本上代表了國(guó)際VR發(fā)展的水平。：頭部位跟蹤系統(tǒng)第二階段，80年代初至80年代中期，開始形成VR技術(shù)的基本概念，開始由實(shí)驗(yàn)進(jìn)入實(shí)用階段，其重要標(biāo)志是：1985年在MichaelMcGreevy領(lǐng)導(dǎo)下完成的VIEW虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（），裝備了數(shù)據(jù)手套和頭部跟蹤器，提供了手勢(shì)、語(yǔ)言等交互手段，使VIEW成為名副其實(shí)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，成為后來(lái)開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)的體系結(jié)構(gòu)。 、交互性(Interactivity)指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性)。使用者進(jìn)行位置移動(dòng)時(shí)，電腦可以立即進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算，將精確的3D世界影像傳回產(chǎn)生臨場(chǎng)感。虛擬現(xiàn)實(shí)理論與技術(shù)的應(yīng)用，使設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)表達(dá)如虎添翼。又譯作靈境、幻真)是近年來(lái)出現(xiàn)的高新技術(shù)，也稱靈境技術(shù)或人工環(huán)境，是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真的、具有視、聽、觸等多種感知的虛擬環(huán)境，用戶通過使用各種交互設(shè)備，同虛擬環(huán)境中的實(shí)體相互作用，使之產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式視景仿真和信息交流，是一種先進(jìn)的數(shù)字化人機(jī)接口技術(shù)。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運(yùn)動(dòng)等幾種。第一階段，50～70年代，為虛擬現(xiàn)實(shí)的探索階段【4】。為了使VR技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，很有必要分析虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)軟件支撐環(huán)境體系結(jié)構(gòu)，例如Dialogue系統(tǒng)，提出了一種通過基于事件驅(qū)動(dòng)的中驅(qū)用戶接口管理系統(tǒng)（UMIS），能進(jìn)行多進(jìn)程通訊的軟件體系結(jié)構(gòu)，解決了虛擬現(xiàn)實(shí)的動(dòng)態(tài)靈活性問題，推進(jìn)了軟件支撐環(huán)境的發(fā)展?，F(xiàn)NASA已經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護(hù)VR訓(xùn)練系統(tǒng),空間站VR訓(xùn)練系統(tǒng)，并已經(jīng)建立了可供全國(guó)使用的VR教育系統(tǒng)。他們的產(chǎn)品還包括建筑和科學(xué)可視化計(jì)算。他們正在開發(fā)一種虛擬全息系統(tǒng)，用于克服當(dāng)前顯示和交互作用技術(shù)的局限性。、進(jìn)行單兵模擬訓(xùn)練 基于VR 的軍事模擬訓(xùn)練最初就是針對(duì)單兵操作武器裝備的，因此在單兵訓(xùn)練系統(tǒng)中的應(yīng)用也最為廣泛和成熟。該系統(tǒng)通過局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)聯(lián)結(jié)著從韓國(guó)到歐洲的大約65 個(gè)工作站，各站之間可迅速傳遞裝備模型和訓(xùn)練數(shù)據(jù)，使參演人員能在虛擬環(huán)境的動(dòng)態(tài)形式中進(jìn)行近戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)訓(xùn)練。這種“軍官虛擬現(xiàn)實(shí)教程”的訓(xùn)練效果大大超過以往陸軍聯(lián)合訓(xùn)練中心所實(shí)施的作戰(zhàn)模擬訓(xùn)練和實(shí)戰(zhàn)演習(xí)的方法，僅需5 個(gè)月左右時(shí)間就能培訓(xùn)出既具備戰(zhàn)術(shù)專家素質(zhì)，又能指揮與控制所屬部隊(duì)進(jìn)行作戰(zhàn)的軍官。 最近，美國(guó)諾斯羅普這種戰(zhàn)法，能使敵方在三維聲像環(huán)境中，看到酷似實(shí)物的立體交戰(zhàn)圖像，使敵方不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)覺，增大了欺騙的真實(shí)性。ChemLab 的功能比較突出，但實(shí)驗(yàn)器具和試劑偏少， 實(shí)驗(yàn)?zāi)K之間的自由構(gòu)建功能體現(xiàn)不足，擴(kuò)展功能也很有限并且不具備味覺和觸覺功能【15】。該虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由仿真化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、三維分子展示（）、中學(xué)化學(xué)小百科三部分組成。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前主要采用建模工具軟件，如3DS MAX、Multigen Creator、Maya、SolidWorks 等，進(jìn)行環(huán)境建模；再利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)工具和平臺(tái)提供的強(qiáng)大引擎和SDK 工具包實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)繪制、仿真和交互操作等功能；最后優(yōu)化并生成特定文件格式的虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品并發(fā)布。另一種是VR CAD 系統(tǒng),將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)引入CAD 環(huán)境,這種設(shè)計(jì)環(huán)境中的對(duì)象不僅具有外形,而且還有重量、材料特性、表面硬度以及一些內(nèi)在的物理性能、功能作用等信息、對(duì)象之間相互作用時(shí)能反映出對(duì)象內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)等隨外部輸入的實(shí)時(shí)改變。、人與虛擬環(huán)境交互的自然性 合成的感知信息實(shí)時(shí)地通過界面?zhèn)鬟f給用戶，用戶根據(jù)感知到的信息對(duì)虛擬環(huán)境中事件和態(tài)勢(shì)做出分析和判斷，并以自然方式實(shí)現(xiàn)與虛擬環(huán)境的交互。概括地說，圍繞著虛擬現(xiàn)實(shí)展開的研究都是圍繞著這6個(gè)基本問題的。因此，新型、便宜、魯棒性優(yōu)良的數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)服將成為未來(lái)研究的重要方向。另外，研究人員還用DVE系統(tǒng)來(lái)支持協(xié)同設(shè)計(jì)工作。我們期待這有朝一日，虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)成為一種對(duì)多維信息處理的強(qiáng)大系統(tǒng)，成為人進(jìn)行思維和創(chuàng)造的助手和對(duì)人們已有的概念進(jìn)行深化和獲取新概念的有力工具。并在各個(gè)領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用發(fā)揮。、整體總結(jié)目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在一些工業(yè)領(lǐng)域獲得了比較成熟的實(shí)際應(yīng)用，但仍處于初級(jí)發(fā)展階段，可以預(yù)見，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將逐漸應(yīng)用到設(shè)計(jì)與制造的各個(gè)環(huán)節(jié),發(fā)揮更大優(yōu)勢(shì)，提高企業(yè)的研發(fā)創(chuàng)新能力，給整個(gè)設(shè)計(jì)制造業(yè)帶來(lái)巨大影響。還存在許多問題有待解決，比如，在計(jì)算機(jī)的虛擬環(huán)境中，操作者每次轉(zhuǎn)動(dòng)頭部，計(jì)算機(jī)都必須更新三維圖像。雖然現(xiàn)階段虛擬現(xiàn)實(shí)理論與技術(shù)存在一定的不足，但不可否認(rèn)其潛力是巨大的，未來(lái)美國(guó)必將進(jìn)一步加大對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究應(yīng)用。將分散的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)或仿真器通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)起來(lái)，采用協(xié)調(diào)一致的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫(kù)，形成一個(gè)在時(shí)間和空間上互相耦合的虛擬合成環(huán)境，參與者可自由地進(jìn)行交互作用。如果將VR技術(shù)與智能技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以很好地解決這個(gè)問題。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)是最理想的追求目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)的方式主要是戴上特制的頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套以及身體部位跟器，通過聽覺、觸覺和視覺在虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行體驗(yàn)。、實(shí)時(shí)顯示問題 盡管理論上講能夠建立起高度逼真的，實(shí)時(shí)漫游的VR，但至少現(xiàn)在來(lái)講還達(dá)不到這樣的水平。、虛擬制造　 虛擬制造(Virtual Manufacturing)【21~22】是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的映射,即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),在高性能計(jì)算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下,在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)以及企業(yè)各級(jí)過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程,以增強(qiáng)制造過程各級(jí)的決策與控制能力. 由于應(yīng)用的不同要求而存在的不同的側(cè)重點(diǎn),因此出現(xiàn)三種流派,即以設(shè)計(jì)為中心的虛擬制造,以生產(chǎn)為中心的虛擬制造和以控制為中心的虛擬制造. 如減速器設(shè)計(jì)殼體成型中,利用數(shù)值模擬和物理模擬方法,對(duì)金屬材料熱成形過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真,預(yù)測(cè)不同條件下成形材料的組織、性能及質(zhì)量,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)熱成形件的質(zhì)量與性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在技術(shù)上已經(jīng)很容易實(shí)現(xiàn)， 但在教與學(xué)的方式還需要進(jìn)一步改善。在實(shí)驗(yàn)整體性上有自己的優(yōu)勢(shì)， 并且能夠清晰地看到發(fā)光、氣泡等現(xiàn)象，不足之處在于它沒有對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中可能存在的錯(cuò)誤進(jìn)行分析，并給出錯(cuò)誤提示和更正處理。它的優(yōu)點(diǎn)在于學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)來(lái)查看學(xué)習(xí)進(jìn)度，充分利用空閑時(shí)間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)；將化學(xué)藥品的屬性直接展現(xiàn)在屏幕上，方便學(xué)生直接使用， 所示。1994 年4月，隨著美軍第一支數(shù)字化部隊(duì)的建立，美軍就開始著手運(yùn)用VR 技術(shù)進(jìn)行模擬對(duì)抗性演習(xí)，并專門成立了“VR 技術(shù)欺騙戰(zhàn)”研究小組，由其具體負(fù)責(zé)技術(shù)研制和實(shí)驗(yàn)。R “Virtual warship mand center in battle”of U． S． Navy、提高指揮決策能力在作戰(zhàn)指揮決策領(lǐng)域，VR 技術(shù)的應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面: 1) 通過對(duì)獲取的情報(bào)數(shù)據(jù)在三維戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境上合成逼真的三維戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)場(chǎng)景，有利于指揮人員更加形象直觀地把握整個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)，輔助指揮人員進(jìn)行決策。使用這種模擬器，可使受訓(xùn)者在1 h 內(nèi)獲得比6 個(gè)月實(shí)車駕駛還要多的經(jīng)驗(yàn)。其三維圖形生成系統(tǒng)不僅能夠生成逼真的大范圍虛擬地形環(huán)境，模擬不同自然環(huán)境下如霧天、雨天、暴風(fēng)雪等各種飛行條件，而且其三維的聲音合成系統(tǒng)還能夠合成出逼真的三維空間聲音的效果，能處理虛擬現(xiàn)實(shí)中飛機(jī)以外的各種情況，如氣球的威脅、導(dǎo)彈的發(fā)射軌跡等。國(guó)家科委國(guó)防科工委部已將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究列為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)許多研究機(jī)構(gòu)和高校也都在進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)的研究和應(yīng)用并取得了一些不錯(cuò)的研究成果【8】。瑞典的DIVE分布式虛擬交互環(huán)境，是一個(gè)基于Unix的，不同節(jié)點(diǎn)上的多個(gè)進(jìn)程可以在同一世界中工作的異質(zhì)分布式系統(tǒng)。喬治梅森大學(xué)研制出一套在動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中的流體實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)（）。要做到這一點(diǎn)，可以從軟件與硬件來(lái)考慮，在硬件體系結(jié)構(gòu)方面，DIVISON公司在SuperVision系統(tǒng)（）中提出了一種基本的并行模型，開發(fā)了并行處理器件和DVS操作系統(tǒng)，使虛擬現(xiàn)實(shí)得以全面發(fā)展。1968年，美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)家I1E1Sutherland在哈佛大學(xué)組織開發(fā)了第一個(gè)計(jì)算機(jī)圖形驅(qū)動(dòng)的頭盔顯示器HMD及頭部位跟蹤系統(tǒng)（），成為VR技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，為虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假，使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中，該環(huán)境中的一切看上去是真的，聽上去是真的，動(dòng)起來(lái)是真的，甚至聞起來(lái)、嘗起來(lái)等一切感覺都是