虚拟技术与人的发展.ppt

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1、,第四节 虚拟技术与人的发展,一、数字化吹响信息网络时代的号角,二、虚拟现实技术的形成与发展,三、虚拟现实与人的生存,四、虚拟现实与思维方式的变革,五、虚拟与创新,一、数字化吹响信息网络时代的号角,（一）信息横观纵览 （二）“神秘”的信息，平常的答案 （三）思接千载，关山飞渡信息传递 （四）无形之物的形体信息媒体和载体 （五）迎面驶来的信息时代,（一）信息横观纵览,古人理解的信息含义 人类五次信息革命,古人理解的信息含义,汉语中“信息”，指“消息”。 如： 梦断美人沉信息，目穿长路依楼台。 李中暮春怀故人,两叶愁眉愁不开，独含惆怅上层台。 碧云空断雁行处，红叶已雕人未来。 塞外音书无信息，道傍

2、车马起尘埃。 功名待寄凌烟阁，力尽辽城不肯回。 寄远唐代诗人杜牧,人类五次信息革命,第一次信息革命的标志是语言的产生。 第二次信息革命的标志是文字的使用。 第三次信息革命是印刷术和造纸术的发明。 第四次信息革命的标志是电信和无线电技术的发明。 第五次信息革命的标志是电脑电子计算机。,（二）“神秘”的信息，平常的答案,信息含义 物质、能量和信息信息和物质实体的区别 信息的作用,信息含义,信息是客观世界中各种事物的状态和特征的反映 信息的表示方式： 声音 图象 文字 事物本身的射线,物质、能量和信息信息和物质实体的区别,1，信息是可扩充的。 2，信息是可压缩的。 3，信息是可替代的。 4，信息是可

3、输送的。 5，信息是可扩散的。 6，信息是可分享的。,信息的作用,1，信息是认识客观事物的桥梁。 2，信息是智慧源泉。 3，信息是解决问题的钥匙。 4，信息是决策的前题。 5，信息是科技进步的基础。 6，信息是人类文明的标志。,（三）思接千载，关山飞渡信息传递,衡量信息传递定量和准确性的几个参数 信息传递通道的分类 计算机网络传递信息的特点,衡量信息传递定量和准确性的几个参数,传输率 即在单位时间里传输的信息量。 传输成本 传递相同的信息量，采用的方法不同，成本也不相同。 传递失真度 即当信息由发出端传送到接收端时，其内容相同的程度。,信息传递通道的分类,直接通道 指不通过文献等中介，而是由人

4、类自身的信息器官如“口”、“眼神”、“手势”等来传递信息。 间接通道 主要是指以各种形式的文献为中介来传递信息，如图书、期刊、科技报告、学术论文等 电信通道 单纯信息的传递通道，如电报、电话、广播等。 多种信息的传递通道，如电视、传真、计算机网络,计算机网络传递信息的特点,量大、种类多。 传输速度快、效率高。 传递失真度小。,（四）无形之物的形体信息媒体和载体,媒体 信息的载体,媒体,什么叫媒体 音频、视频及相应的文字、数据、图像、声音，这些信息的存在形式通称为媒体 几千年来，信息的媒体一直是这几种形式，寻找一种新的媒体形式是人类面临的新课题。,信息的载体,信息的各种媒体都有具体的物化形式，这

5、种物化形式称为信息的载体。 信息的载体可分为 非机读型 即是传统的文献形式 机读型 指借助于计算机阅读的磁盘、光盘等，这些载体能够记载各种媒体数字化形式的信息。,（五）迎面驶来的信息时代,信息社会的特征 进入信息社会的标志,信息社会的特征,信息社会里起决定作用的不是资本，而是信息知识。 信息社会是智力密集的社会 价值的增长上通过知识实现的。 注意和关注的是未来。 多样化、分散化、小型化,进入信息社会的标志,其一，1956年美国历史上第一次出现了从事技术、管理和事务工作的白领工人工数超过了蓝领工人。它预示着一个新的技术时代的诞生。 其二，1657年标志着全球性信息革命的开始。 其三，信息化发展将

6、产生深刻影响。,二、虚拟现实技术的形成与发展,（一）什么是虚拟现实 （二）虚拟现实技术的诞生 （三）虚拟现实系统的关键技术 （四）虚拟现实的应用系统,（一）什么是虚拟现实,1，虚拟的含义 2，虚拟现实的技术定义 3，吉布森的人的感知模型与虚拟现实 4，虚拟现实和现实的关系,1，虚拟的含义,虚拟的辞源意义 从字面上看，“虚拟”是由“虚”和“拟”构成的。 “虚”的词源义是山丘。说文解字：“虚，丘也。昆仑山谓之昆仑丘。古者九夫为井，四井为邑，四邑为丘。丘谓之虚。从丘虍声。臣铉等曰：今俗别作墟，非是。”即是说，虚的本义乃“丘”。 “拟”，说文解字解释为，“度也。从擬声。”例如，在拟度、拟制、拟法、拟议

7、、模拟等词组中，“拟”则往往表示“揣度”、“比拟”、“效法”、“模仿”等。,虚拟，在英文中是virtual，解释如下：being or acting as what is described， but not accepted as such in name or officially。汉语译作为“事实上的，实际上的，实质上的（但未在名义上或正式获得承认）”。 从哲学上看，Virtual一词较早可以追溯到中世纪逻辑学家和哲学家邓斯司各脱（John Duns Scotus，1266?-1308）创造的拉丁语词virtualis，其意为“可产生某种效果的内在力量或者能力”。,从根本上说，虚拟是标志

8、着人的超越性和自由度的哲学范畴，高度体现着人的能动性。哲学上，虚拟是以代码的形式来表达和合成事物及其功能。在这种意义上，虚拟又有广义和狭义之分。广义的虚拟是指规则文明，指各种规则的合成、选择及其演化。因而，凡是以语言、文字、符号、规则、数字等这些人化形式对事物的构建、表达、合成，都可以称为虚拟。不过，在严格意义上，我们所说的虚拟通常是指狭义意义上的虚拟。狭义的虚拟是指当代的数字化虚拟，是数字化的表达方式和构成方式。,虚拟的特征,首先，从虚拟的东西所具有的真实性角度看，虚拟的根本特点在于是“真的假”与“假的真”，或者说“似是而非”与“似非而是”，是“真”与“假”不可分割的统一体。 其次，从虚拟的

9、功能角度看，虚拟的最鲜明特色在于指向现实性中的不可能性。 从虚拟作为一种活动方式的角度看，虚拟的根本特点在于通过数字化的合成，达到“思维如何思维”的直观 。,数字化发展的五个阶段,第一阶段是英文符号和数字的表达。 文字处理是数字化发展的第二个阶段。 数字化发展的第三个阶段是能够处理声音、颜色、图形和图像，即计算机的多媒体时代。 数字化发展的第四个阶段是单个计算机的普遍联结，即计算机的网络化。 数字化进入到它的最新发展阶段即第五阶段虚拟化阶段。,2，虚拟现实的技术定义,虚拟现实是用高科技手段构造出来的一种人工环境，它具有模仿人的视觉、听觉、触觉等感知功能的能力，具有使人可以亲身体验沉浸在这种虚拟

10、环境中并与之相互作用的能力 虚拟现实技术的最终目的是提高人的认识能力，促进人与环境的交流，更深入地开发人类的智慧。,3，吉布森的人的感知模型与虚拟现实,4，虚拟和现实的关系,虚拟是在现实基础上的发展 虚拟是现实的悖论 虚拟与现实的融通,（二）虚拟现实技术的诞生,1，图灵机和图灵定理 2，计算电子化思想的出现与实现 3，大众传播媒体的电子化与网络化 4，虚拟现实技术的最终形成与进一步发展,1，图灵机和图灵定理,虚拟现实技术的原创性思想源于计算理论，它的物化形态是通用计算机。因这一想法起源于英国数学家艾伦图灵（Alan Turing)，故称图灵机。这一概念是20世纪30年代提出的。 图灵在1935

11、年主要做了三件重要的工作： 第一，定义了计算的逻辑基础，证明了存在着能够模拟任何计算装置的通用图灵机，这就是图灵定理。,第二，图灵证明了存在着不可计算的问题。 第三，图灵的另一个重要成就是发现了一个计算机所不能解决的问题，即“停机问题”。 所谓停机问题，是说给定一台计算机的一个程序，以及该程序将处理的输入数据集，是否存在着一个算法，使我们预先知道程序在处理数据的过程中是否将在有限步骤之后停机？,图灵机工作原理图,2，计算电子化思想的出现与实现,世界上第一台通用计算机是宾夕法尼亚大学一项名为ENIAC“埃尼阿克”（Electronic Numerical Integrator and Calcu

12、lator电子数字积分计算机)的机密计划的产物，1946年2月15日宣告研制成功。这是计算机发展史上的一个里程碑，标志着人类在发展计算技术上达到一个新起点。 其最初设计者是由美国工程师约翰W毛赫利在1943年提出。 其存储程序的想法是数学家冯诺依曼（Von Neumann),3，大众传播媒体的电子化与网络化,媒介发展的几个阶段 人类媒介发展的时间年表 20世纪80年代互联网发展的原因,媒介发展的几个阶段,绘画 照相机、广播、电影、电视、电报和电话 互联网,敦煌壁画,人类媒介发展的时间年表,1800 首次电流试验；穿孔卡编制程序 1825 法拉第发现电磁感应 贝贝基设计第一台数字计算机；拜伦创造

13、第一个数字程序 莫尔斯取得电报专利权；莫尔斯电码发明 商业电报服务；贝恩取得传真专利,1850 越洋海底电报电缆 1975 贝尔取得电话专利权并组建贝尔公司 警察报话器 马可尼演示无线电报；自动电话交换台 首次越洋无线传送；美国的电话达100万门 1900 电子管 美国建立洲际长途电话服务 业余短波无线电；便携式无线电话机 广播收音机 商业无线电传真系统,1925 可视电话出现；越洋无线电话服务 个人传真新闻服务；同轴电缆 第一台电子计算机（ENIAC 商业计算机（UNIVAC）；晶体管；微波系统 1950 越洋电话电缆；高级程序语言 通信卫星；商业数字电话系统；调制解调器 电子电话交换机；数

14、字计算机游戏；超文本 微处理器；数字计算机网络（ARPANET）；光纤电缆 个人电脑；局域网；商业电视游戏系统 数字传真机；蜂窝电话；消费者在线服务,1975 美国电话和电报公司分家；数字式多媒体系统；便携式计算机 虚拟实在系统；万维网；智能信息代理 商业因特网；网络浏览器；带电视功能的介人电脑；电脑现金交易 世界范围内公众电话和互联网系统的融合 全球卫星无线电话网络； 2000 美国铜轴线缆通信设施全部被光纤网络取代,20世纪80年代互联网发展的原因,从技术的角度看，互联网由计算机技术与通信技术相结合而成，它是把处于不同地理位置，具有独立功能的多台计算机、终端及附属设备、通信线路连接起来，并

15、最终实现资源共享的通信系统。,互联网的发展与计算机的发展密切相关 最早的互联网是在20世纪50年代美国军事部门。 互联网的发展前身Advanced Research Project Agency Networking，即ARPANETB阿帕网 1990年，美国物理学家蒂姆伯纳斯创建了WWW（World Wide Web)的万维网，并开发了相关的技术标准。,互联网的主要功能有： 实现各计算机之间的数据传输 实现资源共享 分布处理功能，把一件或几件工作分散到网络中计算机上完成 集中控制、管理、分配网络的软件、硬件资源,20世纪80年代，互联网有了飞快发展，其原因： 第一是计算机网络通信技术、网络互

16、联技术和信息工程技术的发展奠定了必要的技术基础。 第二是促进了能源共享作为普遍的用户需求，成为一股强大的驱动力量。 第三是互联网在建立和发展过程中始终坚持非常开放的策略，对开发者和用户都不施加不必要的限制。 第四是互联网在为人们提供计算机网络通信技术设施的同时，还为广大用户提供了非常简单的访问手段，几乎所有领域、所有的人都有可以掌握它利用它。,4，虚拟现实技术的最终形成,虚拟现实技术的先驱者摩登海里戈（Morton Heilig)和他的“体验剧场 理克立德的人机共生 计算机图形之父伊凡萨瑟兰和他的“写生簿” 萨瑟兰的“头盔显示器” 托马斯齐摩尔曼和加隆雷尼尔的数据手套,虚拟现实技术的先驱者摩登

17、海里戈（Morton Heilig)和他的“体验剧场,1961年，有一位曾参加过第二次世界大战的战士摩登海里戈（Morton Heilig)提出了一个设想：以美国的布鲁克林（Brooklyn)街道为背景，建立一个模拟系统，瑞现在这条街道上漫步时的感受。他把这个系统取名为“体验剧场”（sensorama)并且申请到美国的专利。他做了一个形极像一个电话亭的模拟装置。当参观的人进入这个“亭子”后，他就能看到布鲁克林街道两边的景色，感到风扇不时吹出的习习清风，闻到烤箱散发出烤比萨饼的阵阵香味，听到喇叭里播放出的街道上的各种声响，安装在座位下的振荡器还能使“亭子”前后左右地摇晃，使入如同正骑在摩托车上、

18、在布鲁克林的街道上兜风呢。,理克立德的人机共生,建立和谐的人机环境，是长久以来许多科学家的共同愿望。美国心理学家理克立德(JCRLicklider)从1956年起开始接触计算机，并很快成为一个计算机迷，几年后，他发表了一篇题为人一计算机共生(ManComputer Symbiosis)的论文，认为计算机应该与人合作共事。他说：“我们希在不久的将来，人脑和电脑将紧密地结合为一体，电脑将以人脑的思维方式处理信息”。理克立德的文章引起了很大的反响，1962年，他被任命为美国国防高级研究计划局（DARPA）信息处的处长。,计算机图形之父伊凡萨瑟兰和他的“写生簿”,1962年，理克立德主持了一个有关计算

19、机图形处理的研讨会。在这次会上，麻省理工学院的博土生伊凡萨瑟兰(Ivan SutherIand)作了一个非常精彩的报告，并且还作了如下的演示： 伊凡萨瑟兰用一支光笔在计算机的屏幕上画画，然后用文件的格式把这幅画存储在计算机内。紧接着，伊凡萨瑟兰又把这个文件取出来，在屏幕上重新显示出原画，并在屏幕上对这幅画进行放大和缩小。伊凡萨瑟兰把计算机处理图画的功能称作为“写生簿”(sketchpad)。,萨瑟兰的“头盔显示器”,1965年，萨瑟兰发表了被公认为是虚拟现实技术发展史上极有影响的论文终极的显示。在这里，他提出应把计算机的显示屏进化为“观看虚拟世界的窗口”。 1970年，萨瑟兰成功地在美国的犹他

20、大学演示了他的“头盔显示器”。,托马斯齐摩尔曼和加隆雷尼尔的数据手套,（三）虚拟现实系统的关键技术,1，虚拟现实系统的基本技术特征 2，人机接口先进传感技术及其产品 3，虚拟现实系统的基石具有多媒体功能的计算机 4，虚拟现实系统的灵魂软件,1，虚拟现实系统的基本技术特征,沉浸性（Immersion) 交互性（Interaction) 构想性（Imagination),2，人机接口先进传感技术及其产品,头盔式显示器 三维鼠标 数据手套 跟踪器,3，虚拟现实系统的基石具有多媒体功能的计算机,基于个人计算机的虚拟现实计算机 基于工作站的虚拟现实计算机,基于个人计算机的虚拟现实计算机,基于工作站的虚拟

21、现实计算机,4，虚拟现实系统的灵魂软件,在虚拟现实技术中，软件的主要功能就是高效地产生与真实物体形似、质似和神似的虚拟物体和虚拟环境，“以假乱真”，从而取得身临其境的效果。 形似就是感觉上和真实物体在外观上的相似，而使用的手段就是“几何建模”。 质似就是感受上跟真实物体在质地上的相似，使用的手段是“物理建模”。 神似是指虽然外形上跟真实物体并不相符，但在气质上却相似，使用的手段是“特征建模”,（四）虚拟现实的应用系统,1，虚拟的教育培训系统 2，火星探路者计划中的虚拟现实技术 3，虚拟设计和制造 4，虚拟运动员 5，虚拟医学诊断 6，虚拟战场 7，虚拟艺术馆 8，虚拟儿童乐园 9，虚拟考古学家

22、,10，虚拟机场的空中交通管制 11，虚拟坦克学校 12，虚拟宇航员 13，虚拟的未来城市,三、虚拟现实与人的生存,（一）人的生存、交往与互联网 （二）信息网络时代人的生存前景 （三）信息网络时代人的交往前景 （四）由网络虚拟交往引起的一种伦理道德的视角 （五）规范与发展关于网络伦理道德建设的一点思考,（一）人的生存、交往与互联网,1，虚拟世界 2，虚拟对人的生存、交往的影响,1，虚拟世界,虚拟世界，或虚拟现实，是利用虚拟技术而构建出来的世界。是人运用数字技术，把电脑与现代通讯技术结合起来而创立的空间。这个空间不同于物理空间（原子空间），也不同于精神空间（心理空间）。 虚拟世界既不是“实存”的

23、物理世界，也不是纯粹的意识或幻觉，它同时也不是虚无或虚假。它是一种特殊的存在，一种特殊的空间形态。 虚拟世界的特征：仿真性、互动性、逼真性、沉浸性、可还原性。,2，虚拟对人的生存、交往的影响,第一，人的存在观念将发生变化。 第二，人的真实观念将发生变化。 第三，人的世界观将发生变化。 第四，人的交往观念将发生变化。,（二）信息网络时代人的生存前景,1，前网络时代的终结 传播渠道上的“无处不在” 受众与传媒之间的互动关系 极权控制的极端行为 2，超越物理时空 3，超越现实社会 4，人性化的生存空间,（三）信息网络时代人的交往前景,1，新型人际交往模式的出现 2，网络虚拟提供了更大的人际交往范围,

24、1，新型人际交往模式的出现,第一，虚拟空间一种新型人际交往场所 第二，虚拟空间为新型人际交往提供了契机 第三，网络虚拟也为民主化进程提供了技术支持 第四，旧人际交往的突破对个体身份和角色的新规定 第五，对新的个体身份和角色规定的内在原因 第六，对新的个体身份和角色规定的弊端,2，网络虚拟提供了更大的人际交往范围,第一，网络虚拟为公众的日常交往提供了前所未有的交往来台,心与心之间的直接对流,缓解因现实生活带来的各种压力、痛苦,知识共享，提高学习效率,解决人际冲突,政治决策的透明化 政治监督主体的安全化 议会和代议制向直接民主制转化,第二，网络虚拟为公众直接参与政治提供了前所未有的参政平台,（四）

25、由网络虚拟交往引起的一种伦理道德的视角,1，伦理意识方面 2，伦理规范方面 3，伦理行为方面,1，伦理意识方面,第一，道德相对主义问题 道德相对主义，否认道德的普遍性，将个人视为自己道德行为的惟一判断者，对历史上的优秀道德传统与他人高尚的品德都持一种怀疑的态度。“你想如何干就如何干”，“只要你自己肯定的，什么都是可以的”就是道德相对主义所奉行的基本原则。 第二，无政府主义泛滥 第三，人际情感疏远的问题,2，伦理规范方面,第一，传统道德规范对人形成的约束力减弱 第二，新的道德规范在量的规范上不断扩张 第三，网络道德规范向法制化转化速度加快,3，伦理行为方面,第一，“真话”与“假话”同时并存。 第

26、二，鼠标+键盘中的罪恶严重的伦理行为失范 网络语言问题。例如： 886 拜拜 59430 我就是想你 6785753 老地方不见不散 527496 我要去睡觉咯 356 上网了 056 原谅我,574839 我其实不想走 7086 七零八落 6120 懒得理你 77543 猜猜我是谁 70626请你留下来 7319天长地久 5452830无时无刻不想你 1314一生一世 0487你是白痴 3344生生世世 53980我想揍扁你 7456气死我了 907753叫你去吃午餐,版权问题 隐私权问题 黄毒问题 网络犯罪与技术霸权主义问题,第三，“网恋”、网婚现象的背后 第四，网络虚拟对青少年的影响 信

27、息垃圾弱化青少年的道德意识、种族、民族意识，使民族认同感减弱，民族身份逐步消解。 网络虚拟文化的直接化、形象化对青少年的思维方式造成的影响，一定程度上妨碍其整体素质的提高。 网络虚拟的隐蔽性，会导致青少年不道德行为增多，网上犯罪层出不穷，侵犯知识产权、恶意制造计算机病毒、黑客入侵等案件数量逐年上升。 性骚扰、性侵犯层出不穷。,（五）规范与发展关于网络伦理道德建设的一点思考,1，回避不是解决问题的最好办法 2，用既有现实的伦理道德规范之“光”去普照网络伦理道德，抑或重建新的伦理道德规范？ 3，“第三条道路”虚实互动中找寻建设的契机,四、虚拟现实与思维方式的变革,（一）虚拟思维产生的条件 （二）从行为思维到虚拟思维 （三）虚拟思维：一种重要的现代思维方法,（一）虚拟思维产生的条件,1，规则文明 2，数字化平台,（二）从行为思维到虚拟思维,1，行为思维不是思维的思维 2，语言文字符号思维思维是思维 3，虚拟思维思维即行为,（三）虚拟思维：一种重要的现代思维方法,1，“行为的式”与“逻辑的格”：虚拟思维的实践本质 2，虚拟思维的特点,虚拟思维的特点,网络时代的人格特性 接受歧异性 好奇的世代 独断并拥有强烈的自我主张 一个判逆的时代 自信 多重自我 智力 空间导向,紧盯电脑屏幕 蚊子般的短暂注意力 有时候，孩子们是残忍的 虚荣心？ 加重压力还是缓解压力？ 网络沉溺,