《AR改變世界》引言

超越現實，AR正在重塑未來

想象一下：12 月的一個清晨，天很陰沉，你戴著新的增強現實眼鏡，沿著紐約的拉斐特街漫步。這款眼鏡很新潮，配有微型數據投影儀和光學組合器，可以做到虛實融合——虛擬世界和現實世界幾乎無法被區分開來。你只要動一動頭部，全息數字層就會混合并疊加到現實世界，這種新穎的觀察世界的方式是量身定制的。你旁邊的行人看到的則是不同的影像，但也同樣是經過精心設計的。

首先，你會注意到眼前的世界正變得更加豐富多彩，同時也充斥著海量的信息。在抬頭向上看時，天際線處，你會看到還沒建造起來的建筑，它們是半透明的，其中一些建筑還處于設計草圖階段，以便下次開分區會議時能得到你的反饋；另一些建筑則配有詳細的信息，并標明了預計完工日期。還有，你最好不要盯著那些高層住宅看太久，否則你會立馬收到那些關于房產的廣告，而且這些廣告會被全景投射到你所居住公寓的窗戶上。

其次，棘手的問題則是，這些增強技術并非沒有情感。投射出的經過優化的影像旨在刺激你大腦的特定部位，同時這些影像會展現更積極的一面，這或許也是配置偏好。你的專屬人工智能（AI）——“現實編輯器”會推斷出，你今天不想看到它早上在街道上發現的垃圾桶，所以它會用虛擬灌木叢和樹木代替垃圾桶，而虛擬灌木叢和樹木影像則來自你童年時候的家庭前院。紐約市看起來無比美好！要是氣味能有查找和替換功能就更好了。由于眼鏡通過腦電圖和太陽穴上的皮電反射來感知你的情緒，并跟蹤你的瞳孔掃視活動（當專注于某場景時你的眼睛是如何下意識地飛速轉動的），所以你看到的東西會迅速隨之做出反應。如果你早上悶悶不樂，那么你的眼鏡就會扭曲現實，以便振奮你的精神：它們會照亮陰云密布的天空，加入夏日的陽光，逐漸增強與你的腳步相匹配的音樂節奏，此刻蔚藍的天空上會出現勵志的話語，云彩匯成了你的口頭禪：“你能行的！”。

再次，你會意識到這種看世界的方式比社交網站的社交性更強。廣告牌上不再是街頭小廣告，而是播放著的視頻，視頻里你的朋友和最喜歡的明星在與你講話，他們的話語還可以被翻譯成西班牙語，以幫助你提升詞匯量，為即將到來的假期旅行做好準備。人行道上也像好萊塢的星光大道上一樣鑲嵌著名字和頭像，包括你的親戚和你最親近的教授和導師。多么好的回憶往事的方式呀！

你最近在尋找一件時髦的夾克，所以你的增強現實眼鏡會呈現其他人時下正在穿的流行款式。如果你在看到某個款式時立刻不經意做出“揚眉”的動作，眼鏡就會幫你將其標記在書簽上。多虧了 Tinder AR 智能眼鏡應用程序，你可以自動“刪除”最近碰巧遇上的不太順利的約會，比如上周給你留下陰影的那次約會。就像在英國電視劇《黑鏡》（Black Mirror）中一樣，這些約會對象總會時不時地像幽靈一樣出現在你的腦海里。如果你說再也不想見到他們了，智能眼鏡立即就能幫你達成心愿。

稍后，你再次出門，這次是跑步。導航很容易，因為你只需沿著一條黃色磚路跑步，這條路是專為你設計的。昨天的10公里，最先和你一起跑的是電影《烈火戰車》（Chariots of Fire）中的蘇格蘭人[1]，然后是洛奇[2]，最后是牙買加短跑名將尤塞恩·博爾特（Usain Bolt），他和你一起進行了最后的沖刺。這很有趣，但是帶來的動力沒有預期的那么強勁。今天，你的眼鏡又在你看到的景象中疊加了一群僵尸來追你。如果你的配速比昨天快，他們就抓不住你。也因此，你最后超過了昨天的配速！這些智能眼鏡不僅可以扭曲現實、編輯現實，還可以預測未來。當你跑步經過商店櫥窗時，櫥窗里會映射出你年老時的形象：兩鬢斑白，但是穿著 2032 年奧運會的 T 恤衫，你看起來精瘦、敏捷、健康。

我將這種新型的視覺現實稱為“超視”（SuperSight）。

眼睛的進化

人眼是一種神奇的器官，擁有超過 1.2 億個感光細胞，可以識別 1 000 萬種顏色，同時也擁有全身最活躍的肌肉，這些肌肉使我們的平均眨眼時間僅為 100毫秒。人眼包含 200 多萬個可活動部分，復雜程度僅次于大腦。盡管人眼如此之奇妙，但幾千年來它的進化并不顯著。雖然我們發明了眼鏡來矯正視力，發明了顯微鏡和望遠鏡來完成特殊的觀測任務，但我們的祖先和我們感知世界的能力相差無幾。未來 10 年，由于一系列技術呈現出指數級發展，這種情況將發生根本性變化。人類的視野將經歷一場史詩般的進化，我希望能為你呈現出這一畫面，讓你能夠身臨其境。

可能你已經熟悉了虛擬現實（virtual reality，VR）的概念，熟悉了像 Oculus Quest 公司的或是 HTC 公司的 VIVE 系列這種虛擬現實沉浸式頭顯，這類頭顯能夠將佩戴者帶入奇幻的游戲世界。《AR 改變世界》這本書并不是關于虛擬現實的，那些可穿戴的虛擬現實設備讓我們遠離現實，其中的景象都是不透明的，這會讓你的體驗脫離周遭世界。超視則將信息放置于現實場景之上，在現實的世界之上疊加了一個新的維度。正如美國參數技術公司（PTC）的首席執行官吉姆·赫佩爾曼（Jim Heppelmann）所言：“用信息裝飾我們周圍的現實世界要有用得多。”吉姆在空間計算（spatial computing）[3]軟件創新方面頗有建樹。這種通過信息疊加結合到現實世界中的裝飾，通常被稱為增強現實[4]。

最初，AR 的探索性研究得到發展是出于軍事用途的考慮。20 世紀 90 年代初，在美國空軍研究實驗室，工程師們想要簡化遠程操作員控制機械手臂的方式。他們使用光學組合器將使用者的實際手臂圖像疊加于機器人手臂圖像之上，并混合計算機生成的圖像與房間的視圖，以模擬物理障礙。數字信息和現實世界實現混搭，增強現實由此誕生。后來，研究人機工程學的航空航天工程師發現了 AR 的另一大優勢：它可以將飛機儀表盤信息轉移到離飛行員視線更近的窗口顯示器上，從而減輕飛行員的認知負荷。工程師們在平視顯示器（head-up display，HUD）的基礎上又研發了空軍飛行員頭盔，使用 HUD 進行目標定位和著陸引導。

2016 年，微軟推出了首款可廣泛使用的 AR 耳機 HoloLens。它使用了最初為 Kinect 游戲的 3D 傳感器開發的跟蹤技術，用于深度感知和身體跟蹤。此技術已經在關于展示界面的學術研究中使用了一段時間。大約在同一時間，業內人士開始使用“混合現實”（mixed reality，MR）這個術語來描述這些增強效果，因為它們變得越來越豐富，反應也越來越靈敏。這一轉變得益于兩項技術：

測距深度相機，可以讀取佩戴者面前世界的各個維度。實時圖形繪制技術的改進，可以根據環境的變化定位動態的、交互式的數字覆蓋。

這意味著虛擬物體可以被放置于特定的位置，如放置于桌子上、半隱藏于門后面，或者飛躍于窗戶之上。在第一代谷歌眼鏡中，虛擬物體只能盤旋在半空中。

新興行業經常會碰上命名的問題。2018 年的一段短暫時間里，我們嘗試將包括 VR、AR 和 MR 的所有沉浸式技術歸類為同一個名字——“擴展現實”（extended reality，XR）。這種命名令人感到困惑，即使是對這個新興行業的一小部分研發者、投資者和記者來說也是如此。今時今日，我們開始使用一個更為確切的術語——空間計算，來描述這個新范式。同時也有人使用“環境計算”（ambient computing）這一術語。兩者都描述了沉浸式計算的未來方向：將現實世界與數字增強融合在一起。這與智能手機“隨時隨地”的承諾大相徑庭空間計算將重心放在了地點和環境上，信息圍繞著我們所理解和接觸到的世界的物理性質進行組織。

社交平臺 Snap 和 Instagram 的粉絲已經體驗到了空間計算將數字內容添加到現實世界之上的能力。每次你在自己臉上添加可愛的考拉鼻子、兔子耳朵、彩虹，或者通過伸舌頭來制作 3D 蘋果 Animoji 獨角獸玩偶動畫時，你都在使用計算機視覺和縮放數字投影技術。很多品牌也毫不猶豫地加入了進來，用真正的產品來“裝飾”你的臉，比如沃比帕克（Warby Parker）眼鏡公司和絲芙蘭化妝品公司。不久，美發沙龍會為路過的顧客提供新發型預覽服務，施華洛世奇會展示與你的服裝很搭配的耳環和項鏈。齒形矯正公司 SmileDirectClub 在掃描了你牙齒的當前排列狀況后，已經能夠為你提供“微笑之旅”的動畫預覽。同理，社交媒體上主打“快速無痛”的整容手術廣告很快就會通過手機屏幕上的鏡子放大你的缺陷。相比鼓勵人們永久地改變自己的身體，面部濾鏡可能會平息人們對需要整容手術的焦慮。當你可以無休止地體驗虛擬世界時，還有必要改變現實世界嗎？

大多數 Snap 的濾鏡都是在自拍模式下使用的，但你手機的另一個攝像頭，即后置攝像頭同樣也具有增強功能，不僅僅在手機游戲《寶可夢 GO》（Pokémon Go）中是這樣。一些商品，比如樂高，當你用手機掃描它們的包裝盒時，手機就會彈出“構建者體驗”的延時動畫。很快，更多的產品公司將使用超視來優化它們的包裝，以顯得“更加用心”。它們會將場景制作成動畫，激發顧客的想象力，講好產品線的故事，交叉銷售[5]，并最終贏得顧客的青睞。

在今天的研究和創新實驗室中，各個智能手機制造商、社交媒體巨頭、游戲工作室和無線運營商都在競相創新、演示、獲取專利，旨在“掌握”這一未來平臺，或者至少是掌握軟件或硬件堆棧[6]的關鍵部分。在新一輪超視浪潮中，各家公司爭相創新，研發抓人眼球的軟件應用程序、可穿戴設備及商業模式，形成一片新的氣象。各家科技公司則像一個巨大的多層蛋糕，依托彼此的軟件平臺和工具，發現各種新的應用及其局限性，并尋求新的途徑和解決方案。例如，具身多模態交互設計就是通過研究徒手手勢（如捏、伸展和滑動）[7]、頭部姿勢、語音命令和凝視等動作的組合來告訴系統你想要做什么，這些研究將結合我們所看到的情況，決定我們與這些數字層互動時所使用的詞匯。

這一波即將到來的計算技術的市場是巨大的。即使是保守的金融分析師也會給出下列預測：2019—2024 年，AR 市場的復合年均增長率為 46.6%，到 2024 年行業收入將增長至 727 億美元，到 2028 年將超過 3 000 億美元。而市場最重要的驅動力則來自幾乎所有科技巨頭不斷增加的投資，包括美國的亞馬遜、谷歌、蘋果、IBM、微軟、英特爾、康卡斯特、高通和 Facebook，中國的百度、阿里巴巴和騰訊，韓國的三星、LG，日本的索尼、佳能和松下。搶先諸多科技巨頭一步進入該市場的是嗅覺靈敏的初創企業，如 nReal 公司。該公司的 AR 眼鏡視野清晰、質量較輕，售價 500 美元，而且能夠綁定手機，利用手機的計算能力和網絡連接。有些公司甚至更為雄心勃勃，正在試驗具備超視功能的隱形眼鏡，其中Mojo Vision 公司推出的樣品已經可以投入使用。圖1展示的是一種增強現實眼鏡的大致情況。

圖1 一種增強現實眼鏡的大致情況

注：各大型平臺都在開發超視，谷歌、蘋果和三星等公司越來越多的相關專利就是極有力的證明。

每 10年就會出現一項新的技術，集諸多創新于一體，使我們的生活和工作方式實現跨越式發展。10年前，只有最具先見之明的未來學家才會預見智能手機（多點觸摸屏 + 攝像頭 + 電話）、無人機（傳感器 + 飛行控制算法 + 遠程無線電發射和接收系統）、基于語音的數字助手（自然語言處理+語音識別+云服務）、門鈴攝像頭及聯網恒溫器等技術未來發展的無限可能性。

超視就是這一個 10年的融合新技術。它繼承了過去 30多年的使能技術（enabling technology）[8]，如機器學習、計算機視覺、可穿戴設備、邊緣計算、5G、深度定制化、情感計算，以及手勢和語音等新的交互范式等，所有這些技術都融合于我們所熟悉的日常佩戴的眼鏡中（如圖2 所示的North公司的眼鏡）。這些組件技術日趨成熟、實現微型化，并能很好地融于智能眼鏡中，它們帶來的影響將涉及生活的各個領域，并將改變我們與信息及彼此之間的互動方式。智能眼鏡將像今天的智能手機一樣變得常態化且無處不在。

圖2 North公司的眼鏡

注：眼鏡制造商North 公司的眼鏡能夠提供導航、個人提詞器和優步網約車預計到達時間等服務，該公司已被谷歌收購。

增強世界，不可阻擋。在《AR改變世界》的每一章中，我都會梳理增強世界中的一個領域：包括我們的聯系方式、飲食方式、購物方式及合作方式，甚至是學習的未來及想象力的未來。如果成功的話，我希望能幫助你預見這種轉變，甚至是激發你的想象力，幫助你研發出一個新產品或是開創一家新公司。

——摘自《AR改變世界》

麻省理工學院媒體實驗室導師、知名智能硬件公司Vitality聯合創始人

戴維·羅斯重磅新作

揭示最新科技趨勢，探索潛在行業機遇

[美]戴維·羅斯（David Rose）著

2023年4月

湛廬文化/四川科學技術出版社

蘇格蘭人指的是該部電影中的短跑名將利德爾。——編者注 ↑

洛奇是電影《洛奇》（Rocky）中通過晨跑鍛煉體能的拳擊手。——編者注 ↑

空間計算：思考數字信息的組織方式的新方法，遵守位置優先原則。信息和服務錨定在現實世界或與有形物體相連。 ↑

增強現實：疊加于現實世界之上的數字信息層。它不同于虛擬現實，虛擬現實中你看到的都是不透明的投影。 ↑

交叉銷售指利用產品在使用上的伴隨性進行銷售的營銷活動。包括將彼此伴隨使用的兩個產品在商店內放在一起銷售，或者銷售與顧客已經購買的產品具有伴隨使用特點的新產品。——編者注 ↑

在計算機領域，堆棧指一端固定、另一端浮動的存儲區或寄存器。——編者注 ↑

一個相關概念是徒手手勢界面，即支持手語的交互方式，用于同數字代理溝通。我們最開始是用鍵盤之類的控制器與電腦互動，然后是鼠標和筆。在過去的10 年里，語音技術得到了改善并主導了許多日常互動。現在，計算機視覺系統可以看到手指和手，并能以令人難以置信的精度識別手勢，即使是從遠處。 ↑

一項可以使一個用戶或一種文化的能力獲得徹底改變的發明或創新。——編者注 ↑