熠熠发光的虚拟现实技术

刘露

    2010年上海世博会已在全球瞩目之中落下了帷幕，但是，“永不落幕”的网上世博会却依然吸引无数游客的眼球。世博史上首个“在线世博”成为中国举办世博会的一大创举，“在线世博”充分利用和借助3D、虚拟现实和互联网技术将上海世博会的精彩内容以虚拟和现实相结合的方式呈现出来，打造出一个能够进行三维体验和互动交流的综合性网络平台，为世博会插上数字化的翅膀，使世博会得到更广泛的传播。上海世博会惟妙惟肖的网上展馆以及2.8亿次的点击访问量，已经让虚拟现实技术展现出了巨大的吸引力。

    虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。它充分利用计算机硬件与软件资源的集成技术，提供了一种实时的、三维的虚拟环境，使用者完全可以进入虚拟环境中，观看计算机产生的虚拟世界，听到逼真的声音，在虚拟环境中交互操作，有真实感，可以讲话，甚至能够嗅到气味。

    虚拟与现实两词具有相互矛盾的含义，把这两个词放在一起，似乎没有意义，但是科学技术的发展却赋予了它新的含义。

    虚拟现实的关键技术可以包括以下几个方面：1、动态环境建模技术；2、实时三维图形生成技术；3、应用系统开发工具；4、系统集成技术。使用者不仅能够通过虚拟现实系统感受到在客观物理世界中所经历的“身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。

    现在虚拟现实技术已经和理论分析、科学实验一起，成为人类探索客观世界规律的三大手段。当人们需要构造当前不存在的环境（合理虚拟现实）、人类不可能达到的环境（夸张虚拟现实）或构造纯粹虚构的环境（虚幻虚拟现实）以取代需要耗资巨大的真实环境时，就可以利用虚拟现实技术。

    虚拟现实技术的应用前景十分广阔。它始于军事和航空航天领域的需求﹣﹣早在20世纪70年代，美国便开始将虚拟现实技术用于培训宇航员。随后，这种省钱、安全、有效的虚拟方法被推广到各行各业中。例如，克莱斯勒公司1998年初便利用虚拟现实技术，在设计某两种新型车上取得突破，首次使设计的新车直接从计算机屏幕投入生产线，也就是说完全省略了中间的试生产过程。

    近年来，虚拟现实技术更是大步走进工业、建筑设计、教育培训、文化娱乐等各个方面，逐渐改变着我们的生活。而在虚拟现实技术的应用领域，基于互联网的应用开始显现出前所未有的爆发力。

    国内为数不少的数字科技馆、数字规划馆、数字博物馆都已经开始采用虚拟现实技术。馆内展品都经过虚拟现实技术得到了1：1的数码还原，供人们在网上“端详”、“赏玩”。

    此外，根据国外媒体的报道，澳大利亚新南威尔士大学采矿工程学系，还利用虚拟现实技术开发出面向煤炭开采行业的培训系统，并为国外一些先进的采矿公司所使用。该系统通过虚拟现实技术，模拟出矿坑内常见问题，让矿工们针对自主逃生、倒班前矿车检查、危险预警、隔离程序、瓦斯管理、煤层自燃等各种环节进行训练，以此降低矿难造成的伤亡。该大学采矿工程学系教授罗伯特•路易斯说：“这个项目可以让人更深刻理解虚拟现实技术对人类的影响，它的作用远不只展示和娱乐。”

    虚拟现实技术的应用领域日趋网络化、多元化，虚拟现实技术将与人类更加贴近，未来互联网的主角很有可能就是虚拟现实技术。

（选自《百科知识》，有删改）

       ①当你在路边草地或自家庭院里发现一两只从未见过的甲虫时，你肯定不会感到惊讶。但在生物学家和生态学家们看来，这或许不是件寻常小事。专家们把这种原本生活在异国他乡、通过非自然途径迁移到新的生态环境中的“移民”称为“生物入侵者”——它们不仅会破坏某个地区原有的生态系统，而且还可能给人类社会造成难以估量的经济损失。

       ②在人类文明的早期，陆路和航海技术尚不发达，自然界中的生态平衡并没有受到太大破坏。在自然条件下，一颗蒲公英的种子可能随风飘荡几十千米后才会落地，如果各种条件适合，它会在那里生根、发芽、成长；山间溪水中的鱼虾可能随着水流游到大江大河中安家落户……凡此种种，都是在没有人为干预的条件下缓慢进行的，时间和空间跨度都非常有限，因此不会造成生态系统的严重失衡。

       ③如果一个物种在新的生存环境中不受同类的食物竞争以及天敌伤害等诸多因素制约，它很可能会无节制地繁衍。1988年，几只原本生活在欧洲大陆的斑贝（一种类似河蚌的软体动物）被一艘货船带到北美大陆。当时，这些混杂在仓底货物中的“偷渡者”并没有引起当地人的注意，它们被随便丢弃在五大湖附近的水域中。然而令人始料不及的是，这里竟成了斑贝的“天堂”。由于没有天敌的制约，斑贝的数量便急剧增加，五大湖内的疏水管道几乎全被它们“占领”了。到目前为止，人们为了清理和更换管道已耗资数十亿美元。来自亚洲的天牛和南美的红蚂蚁是另外两种困扰美国人的“入侵者”，前者疯狂破坏芝加哥和纽约的树木，后者则专门叮咬人畜，传播疾病。

       ④“生物入侵者”在给人类造成难以估量的经济损失的同时，也对被入侵地的其他物种以及物种的多样性构成极大威胁。二战期间，棕树蛇随一艘军用货船落户关岛，这种栖息在树上的爬行动物专门捕食鸟类，偷袭鸟巢，吞食鸟蛋。从二战至今，关岛本地的11种鸟类中已有9种被棕树蛇赶尽杀绝，仅存的两种鸟类的数量也在与日俱减，随时有绝种的危险。一些生物学家在乘坐由关岛飞往夏威夷的飞机上曾先后6次看到棕树蛇的身影。他们警告说，夏威夷岛上没有任何可以扼制棕树蛇繁衍的天敌，一旦棕树蛇在夏威夷安家落户，该岛的鸟类将在劫难逃。（选自《生物入侵者》）

“悟空”探“妖”

    ①2015年12月17日8时12分，“悟空”在酒泉卫星发射中心升空。它是一只非常勤奋的“猴子”，每天要绕地球飞行15圈，从不偷懒。

    ②“悟空”是我国第一颗主要用来探测暗物质的人造卫星。其实，它就是一台空间望远镜，担负着寻找暗物质粒子、研究暗物质特性及其空间分布规律等任务。

    ③一般人听到“暗物质”会一脸茫然：这是什么“妖魔鬼怪”？为什么要寻找它？顾名思义，暗物质就是通过人眼和其他设备看不到的物质。天文学家在长期的观测研究中发现：许多星系中存在额外的、看不见的引力源，宇宙的总质量其实远远大于已知物质的总质量。他们据此推测，宇宙中应该还存在着一种“暗物质”。我们已知的各种物质基本上都要受电磁力的影响，要么吸收光，要么反射光，要么就自己发光；但暗物质不与光波发生作用，它对电磁力无动于衷，所以我们无法看到它。

    ④半个多世纪过去了，对暗物质的研究依然不明朗。目前，能够确定的是，宇宙总能量的26.8%由暗物质贡献，普通物质只占4.9%，暗物质的能量是普通物质的5倍以上。有这样隐形的庞然大物存在于宇宙中，却又看不见摸不着，这的确让科学家心痒难耐。而且，暗物质与我们人类的生存息息相关。科学家发现，所有发光物质提供的引力无法抵消星系内旋转时产生的离心力，因此推测，是暗物质在提供额外引力，以阻止星系解体。也就是说，没有暗物质就没有星系，也就没有人类。而且，作为一种全新的、未知的粒子，暗物质很有可能开创前所未有的应用空间。

    ⑤那么，怎样才能找到传说中的暗物质呢？“悟空”的任务，就是上天捕捉暗物质粒子碰撞湮灭时产生的高能电子。简单地说，“悟空”在观测中如果突然发现某一速度的电子射线数量变多了，但这又无法用现有理论来解释，那么这些电子射线很有可能是暗物质湮灭时产生的。

    ⑥全世界各国的科学家都希望能够第一个观测到这部分电子射线，从而获取暗物质存在的证据。除“悟空”外，目前世界上用以探测暗物质的设备，还有国际空间站的阿尔法磁谱仪和美国宇航局的费米空间望远镜。而中国的“悟空”，是迄今为止观测范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。

    ⑦2017年末，“悟空”工程团队在世界权威科学杂志《自然》上发表论文，宣布获得了世界上最精确的高能电子宇宙射线能谱，该能谱将有助于发现暗物质存在的蛛丝马迹。接下来的2018年，我们希望“悟空”不负众望，用火眼金睛找到更多线索，早日探到“妖”的真容。

在地图上旅行

张凌云

①作为地理爱好者，我醉心于长时间地盯着地图，或者索性闭上双眼，在脑海里描摹出地图的模样，持续一场场精骛八极、心游万仞的神游。只要对着地形图，我就会熟练地穿越时空的罅隙，腾挪跃动，自由飞翔……

②我站在一小块深绿色之上。绿色代表着低海拔，200米以下是深绿，200米至500米是浅绿。此时，我身在中国正东部的长江三角洲。一望无际的平原，是中国地势的第三级阶梯。接下来，我将由东往西，去做绿、黄、棕、褐、紫等色彩不断变幻的游戏，将平原、丘陵、盆地、高原、山地等地貌不断地更换。

③我决定不按直线，稍打破常规，折向西南。平坦的地势渐渐消失，眼前山峦起伏，穿插着各种平地缓谷。这里是中国三大平原的终点，通称江南丘陵，横亘在长江以南的一大片土地上，颜色也由浅绿变成浅黄，不少山峰安用深黄色标注，海拔已超过1000米。我腾挪在江西湖南的腹地上，在庐山井冈山街山之间任意切换，满面扑来的是清凉的山风和连绵的翠竹，还有偶尔飘过的茶香和辣椒香。

④越过雪峰山，我进入中国地势的第二级阶梯。这里颜色以深黄为主，但我瞥过云贵高原，又折向西北，寻找传说中的天府之国——四川盆地，在广袤的中西部有它的存在，近乎于一个奇迹，这块浅绿色的圆形盆地，地势平缓，环境宜人，自有文明起，就一直是西部重镇、巴蜀之间的各种演义，除了金戈铁马和风云际会，更多的还有酒楼茶肆和滚滚红尘。

⑤告别四川盆地，我径直北上，穿越汉水谷地，关中平原，到达陕北高原。陕北高原是黄土高原的重要组成部分，黄土高原沟壑纵横，土塬广布，地表覆盖着厚达几十米的松软黄土。站在陕北苍茫的大地上，我仿佛听见来自蒙古高原的北风，年复一年地默默搬运堆积着黄土，又仿佛听见头扎白毛巾的老乡，远远地唱着苍凉的信天游，还仿佛听见铿锵的安塞腰鼓，精壮的汉子们手执鼓槌，鲜艳的红丝带来回飘舞……

⑥离开陕北高原，我向西向南，踏上了中国地势的第一级阶梯——青藏高原。这里有着世界上最伟岸的高原，也有着地球上最雄峻的山脉。地图上的黄色不见了，代之以浅棕。深棕、褐色、紫色，每变换一种颜色，海拔上升1000米，青藏高原平均海拔4000米以上，有的地方居然用白色标注。哦，终年积雪的雪线!凡间的色彩已不能说明高原的挺拔，那是接近天穹的地方。

⑦我像一个朝圣者艰难地跋涉着，依次穿越汉民族的万山之祖昆仑山和藏民族的各座神山阿尼玛卿山、唐古拉山、念青唐古拉山、冈底斯山，脚下也越来越高，最后到达世界屋脊喜马拉雅山。对着地图上8848.86米的珠穆朗玛峰，我知道，现实世界里，今生今世都不可能攀上这座最高的山峰，但在想象的空间里，此刻我正如高山兀鹫，自由翱翔在世界之巅，俯瞰所能见到的一切。我看到十多座超过8000米的高峰一路排列，它们就像不发一言的巨人，矗立在冰清玉洁的世界里，时间仿佛就此凝固，唯有离太阳最近的阳光照耀着这片永恒之城。

⑧或许是其境过清，不宜久居，我向北轻轻一跃，飞越了整个青藏高原，进入新疆境内。此时，我正在昆仑山下，即将踏进塔里木盆地的主体——塔克拉玛干沙漠。古往今来，文人墨客留下无数关于沙漠的诗篇，如著名的“大漠孤烟直，长河落日圆”“____ ， ____”等，但背景多是发生在阳关、玉门关以西，至多北疆一带，提及塔克拉玛干的很少。

⑨我略作停留，随即翻越天山，来到遥望阿尔泰山的准噶尔盆地，中国真是一个神奇的国度，既有莽莽高山，也有浅洼低地，准噶尔盆地的最低点艾丁湖，低于海平面154米，其周围的一圈陆地，也不得不标注以低于海平面的军绿色。在这片人称中国死海的地方，我定定地站住了。

⑥惠风和畅，浅草依依，三三两两的飞鸟掠过湖面，又停在不远处的芦苇之上，远山连练，牛羊聚集，这田园牧歌般的风光，让我忘记了自己身处遥远的北疆。那么，就让这里成为此行的终点站吧，我将找个幽静处躺下，轻轻逍遥走一段宁静时光。

（有删改）