那些電影裡與VR有關的黑科技

編者按：本文來源微信公眾號「VR新觀察」（ID：TX-VRfamily），騰訊互娛研發部遊戲研究組，maruyin(尹寧)

如果你曾經看過沃卓斯基姐弟的黑客帝國，你應該對matrix不會陌生，無數的小說和電影都描繪創造了一個與現實世界完全隔離的虛擬世界，人們在其中安居樂業歲月安穩現世靜好,並沉浸在其中不可自拔。開關啪的一聲開啟。困擾你的一切不復存在，無論是怎樣的窮矮矬，在這裡你都將搖身一變。化身高富帥，勇闖惡魔洞穴，調戲良家婦女。如果說二十年前人們還只是在小說和電影中虛構這樣的情節，而如今以VR顯示技術為代表的一系列科技產品的出現，已經讓我們看到了matrix到來的可能性。

只是到來的方式和我們所預想的有些不同。人類至今無法完全破解腦機交互中那些各式各樣的電信號所代表的含義，腦後的插頭現在看起來還沒有著落。於是科學家們只能退而求其次，先從人類的感官下手。藉助人體天然的傳感器，力求模擬一個真實的世界。

而這一切，首先始於視覺。

人體獲取的信息約80%來自視覺。模擬視覺信號的工作其實已經開展了很長時間。從200年前涅普斯在感光材料上製作出第一張照片，把真實的物體第一次記錄下來並且被眼球接收。到形態各異的顯示器，試圖還原各種光學信號。在此之上還衍生出了3D顯示，位置捕捉等技術，再到最近的VR頭盔，拉近顯示屏，覆蓋更廣的視域，企圖騙過人類的大腦。加上magicleap所開發的光場成像，把光學信號直接投影到人類的視網膜。從技術的發展來看，視覺上的模擬經歷了一個越來越貼近大腦的過程。從物體反射光線——光線被眼球捕捉——光信號被轉化為電信號傳給大腦。越是能佔據距離大腦更近的入口，越能將其他的技術踩在腳下。模擬物體的不如發射光源的，遠距離發射光源的不如貼著眼球發射光源的，貼著眼球發射光源的不如直接模擬光場信息的。模擬光場信息的最終會輸給電信號嗎？我們無法做出判斷，但實際情況是已經有公司在開發類似的技術。

目前的實例有Second Sight公司的Argus（取名自希臘神話中的百眼巨人），通過手術在視網膜接入60個微型電極。Argus還做不到讓盲人徹底恢復，只能看到一些黑白的邊緣和對照點。

Second Sight公司的Argus

人工視網膜恢復視覺要實現的基本要求是用戶可以獨立行走，識別人臉以及閱讀，這要求電極數量不能低於600～1000，同時，考慮到並不是所有的電極都能同時發揮作用，因此電極數量需要高於1000（32×32）。Second Sight公司正計劃把電極數從60個提升到240個。

大阪大學開發的人工視網膜擁有49個電極通道以7×7方式排列，各電極的直徑為 500μm，經過試驗，患者的視力由術前的0.0003提高到了0.0012。此外，日本奈良尖端科學技術大學院大學等正在努力將把電刺激元件的集成個數提高到1000個以上。

此外還有另一種方法：繞過視網膜，直接刺激視覺皮層處理圖像的區域，通過該方法，Second Sight公司的Brian Mech表示：「我們實質上可以治療因任何原因導致的眼盲，而不再僅能治療那些外部視網膜的退行性病變。」

「視網膜假體所處的階段和人工耳蝸30年前所處的階段相同，」澳大利亞仿生視覺（Bionic Vision Australia）主任博基特安東尼·博基特（Anthony Burkitt）說。「人工耳蝸技術曾經只是唇語閱讀的輔助工具，但現在植入人工耳蝸的孩子已經可以正常上學，甚至還能使用行動電話，」博基特說。「我們現在知道視網膜植入體可以從臨床治療上讓病人受益，我認為我們將在下一個十年見證這項技術的飛速發展。」

事實上，視網膜擁有1.3億個感官細胞，在模擬感官的道路上，視覺是進展最為緩慢的領域，在人類其他的感官能力上，電刺激信號的研究要深入的多。

首先，電刺激可以模擬人的味覺:

新加坡國立大學Mixed Reality實驗室的研究人員公開了一款合成味覺的交互設備原型，它通過電流和溫度來模擬人類幾種原始味覺。

人類在進食的時候，舌頭味蕾會產生相應的生物電，並傳到大腦，讓我們食而知其味。這款設備的原理也有幾分相似：通過不同的電流和溫度刺激，來產生一些原始的味道，比如說酸甜苦辣。這款設備包涵兩個重要部件組成：可以產生不同頻率的低壓電極（直接夾著用戶舌頭），還有Peltier溫度控制器。

從實際測試來看，酸味和鹹味是最容易被偽造出來，而甜味和苦味雖然也能做到，但是效果沒它們那麼明顯。

對於不同的人類原始味覺，需要的參數也不同：

雖然這項技術目前並沒有商業化的成品可供體驗，但從設備的製作難度和成本來看，這並不是一個門檻很高的裝置。如果能夠成功商業化的話，模擬味覺在某些料理類遊戲中應該有著不錯的應用場景。

其次，電刺激可以用來控制肌肉的運動：

功能性電刺激（Functional Electrical Stimulation, FES）是指利用一定強度的低頻脈衝電流，通過預先設定的程序來刺激一組或多組肌肉，誘發肌肉運動或模擬正常的自主運動，以達到改善或恢復被刺激肌肉或肌群功能的目的。最初這一項科技是用來為脊柱受損的殘疾人重新獲得自主運動的能力。但是隨著技術的不斷發展，功能性電刺激慢慢的也用在了其他的領域。

最著名的功能性電刺激應用是名偵探柯南同學的球鞋。目前還沒看到通過電刺激讓肌肉輸出更強力量的實例，不過功能性電刺激接管肌肉並不科幻，技術門檻甚至可以低到創客水平。

利用功能性電刺激來遙控昆蟲的早期研究由 DARPA（美國國防部先進計劃研究署）贊助，他們希望把這種 「混合機器人」應用於救災偵查等任務，因為昆蟲的續航能力比目前同尺寸的機器人或者無人機更強。隨著研究的成熟，致力於向更多人普及神經科學的 Barkyard Brains 開發了用於DIY賽博格蟑螂的 RoboRoach 套件，並且公開了實驗課程，難度適合大學生和成人監護下的高中生。

瑞士洛桑聯邦理工學院的研究人員開發出了可以讓癱瘓老鼠重新步行的「e-dura」植入設備。在實驗中，將老鼠的中背部脊髓完全切斷，同時在老鼠腦內的運動皮質和脊髓植入電極，讀取腦內的運動意圖，並且成功在脊髓復原神經信號，從而讓癱瘓的老鼠恢復行走能力。

功能性電刺激的具體刺激方式目前主要有三種：表面式電刺激、經皮式電刺激和全植入式電刺激。表面式電刺激的準確度較差，表面電極甚至有可能因為姿態變化而移動，但是因為具有無創的優勢，是目前的主流選擇。    

功能性電刺激技術也可以用來幫助正常人，喬治亞理工學院教授以及谷歌眼鏡的技術負責人Thad Starner 開發的手套能夠通過電刺激促進肌肉記憶，讓用戶在「不知不覺」中學會彈鋼琴。

或許有人會覺得電刺激技術和VR並沒有什麼直接的聯繫。我的看法是輸入和輸出往往相輔相成。電流能夠刺激人的肌肉運動。也就能夠檢測肌肉的生物電實現體感識別，就像MYO臂環做的事一樣。另外一方面，按照電影裡的尿性，VR普及後，所帶來的身體機能退化。也許可以通過電刺激的方式避免。

最後，電信號還可以用來模擬觸覺：

觸覺是接觸、滑動、壓覺等一系列機械刺激的總稱，主要是由壓力和牽引力作用於感受器而引起人的感受。除了傳統的機械震動的方式。目前氣動，和電刺激是新興的2種模擬觸覺的手段。

早在PS2的年代，就有一個名為Mindwire的外設，用電擊來模擬角色被擊中時打擊感。只不過以當年的技術水平。除了模擬痛感之外，這一技術在還原真實的感官方面並沒有什麼卵用。

但隨著技術的發展，電流除了單純的讓人產生疼痛感之外，還發展出了能夠模擬觸覺的技術。

Pedro Lopes是德國Hasso Plattner 學院人機互動實驗室的研究員，近期發明了一種由兩部分組成的設備，讓玩家在戴著VR頭盔時感受到撞擊的力量。這個設備叫做「Impacto」，可戴在手臂或腿部，模擬撞擊的感覺，比如一個足球撞到腳上，或者一個人拍打你的手臂的碰撞感。這個無線設備的其中一個組成部分提供了虛弱的震動感——與大部分觸覺設備相似，就像你用Xbox手柄玩賽車時感覺到的震動。但是Impacto有趣之處是它的第二個部分，它會為你的肌肉連上了兩個電極。它可以模擬與肌肉疲勞時所做物理治療相同的肌肉電刺激。

 「當這兩個部分結合起來，你的大腦就會受騙——就像某種幻覺。」Lopes在接受Tech Insider採訪時說道，「當觸覺驅使你的肌肉移動的時候，大腦也有一部分的主導。」

當VR控制一切之後：

著名的虛擬實境預言系大作《刀劍神域》中有個細節我一直很喜歡，被困在虛擬世界中的主角，無法自主進食，只能靠輸液維持生命，在從虛擬世界中被拯救出來之後骨瘦如柴，甚至無法進行日常的運動和行走。這是我們今天要討論的最後一個話題。當虛擬實境接管我們的五感之後，我們在現實世界中的身體要如何活下去。從代替食品這個意義上說，最有代表性的就是 Soylent，一家生產食品的終極替代品的公司。巧合的是，這家公司發展，曝光，融資的時間節點和VR技術發展的時間節點高度重合，甚至讓人懷疑是不是有黑暗組織在背後主導著這一切。

拋開陰謀論不談，公開的說法是這家公司的創始人 Rob Rhinehart 在實在沒錢買食物的時候，從網上直接購買各種營養元素——這比去超市買菜做飯更便宜。在完全靠營養液之類的東西生活了一陣子之後，他創立了這家公司。今年1月，Soylent 完成了一輪2000萬美元的A輪融資，投資方包括 Andreessen Horowitz 和 Index Ventures 等。Soylent 為用戶提供「營養粉」，這種營養粉可以完全代替主食。「我們吃飯的目的有兩種，一種是為了填飽肚子，一種是為了享受美食或者社交。」 Rob 在接受《紐約客》採訪的時候這樣說。當你僅僅為了填飽肚子而吃飯的時候，用 Soylent 更簡單也更經濟實惠，甚至可能更健康。

去年10月，Soylent 正式像用戶寄出了第一包「營養粉」。他們採用訂閱模式，每月會給用戶寄出當月所需的原料。這麼說來，Soylent 似乎就是一家食品公司，和網際網路似乎沒什麼關係。當然不是這樣。Soylent 也是一家有「網際網路思維」的食品公司。他們公司裡工程師佔到了團隊很大的比重，產品配方的更新也非常快，並且還利用了「開源」的思維。Soylent 採用的原料都是公開市場可以買到的，他們也會公開自己的配方——可口可樂肯定不敢這樣做。通過公開配方，Soylent 愛好者可以做出更多不同版本的營養粉，可能有不同的味道，或者適合不同體質的人群。當然中國也有自己的soylent。他的名字叫若飯。

這裡有2篇親身體驗這兩種代餐品的評測。

http://www.pingwest.com/i-ate-only-one-meal-in-the-past-week-for-writing-this-article/

http://www.pingwest.com/i-did-not-eat-a-meal-for-two-weeks-but-become-fatter/

總的來說，虛擬實境技術廠商正在千方百計降低人們摘下頭盔的衝動，也許插根營養管是其中的一種方式？

這些出發點和VR有關或是無關的黑科技，讓我們看到了未來無數的可能性。科技向來就是這樣，當我們想到的時候，就已經邁出了最重要的一步。剩下的無非是時間問題罷了。起碼現階段我們已經可以這樣使用VR設備了。未來還會遠嗎？

以上內容均為作者個人觀點