虛擬仿真,又稱(chēng)計(jì)算機(jī)仿真,是指利用計(jì)算機(jī)生成三維動(dòng)態(tài)實(shí)景,對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu )、功能和行為以及參與系統(tǒng)控制的人的思維過(guò)程和行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)性、逼真的模仿。
虛擬仿真,又稱(chēng)計(jì)算機(jī)仿真,是指利用計(jì)算機(jī)生成三維動(dòng)態(tài)實(shí)景,對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu )、功能和行為以及參與系統(tǒng)控制的人的思維過(guò)程和行為進(jìn)行動(dòng)態(tài)性、逼真的模仿。最早應(yīng)用在軍事領(lǐng)域,如洲際飛彈的研製、阿波羅登月計(jì)劃(huà)、核電站運(yùn)行等方面。直至上世紀(jì)70年代中期,虛擬仿真技術(shù)開(kāi)始擴展到民用領(lǐng)域,並從80年代開(kāi)始,藉助計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展大規(guī)模地應(yīng)用於儀器儀表、虛擬製造、電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真訓(xùn)練等人們生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面。
2、虛擬仿真的行業(yè)現(xiàn)狀
虛擬仿真行業(yè)高度依賴各種先進(jìn)軟硬體設(shè)備,包括:高性能計(jì)算機(jī)、通用軟體及作業(yè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理晶片、專(zhuān)用電子模塊及電子元器件等,因此,行業(yè)上遊主要是可承載虛擬仿真應(yīng)用系統(tǒng)軟硬體設(shè)備供應(yīng)商。
與傳統(tǒng)的內(nèi)容和知識的表現(xiàn)形式(如:文字、圖片、視頻)相比,虛擬仿真最大特點(diǎn)是使用者可以進(jìn)行交互,因此,可以作為增強(qiáng)教學(xué)培訓(xùn)和演練效果的有效手段,解決培訓(xùn)與演練中“三高”(高危險(xiǎn)、高成本、高汙染)與“四難”(難看到、難動(dòng)作、難進(jìn)入、難再現(xiàn))問(wèn)題。因此,虛擬仿真目前主要應(yīng)用於實(shí)踐操作要求比較高的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域,行業(yè)下遊主要是軍事訓(xùn)練、工業(yè)設(shè)計(jì)、安全演練、技術(shù)培訓(xùn)等相關(guān)企業(yè)。
傳統(tǒng)的虛擬仿真產(chǎn)業(yè)環(huán)境下,業(yè)務(wù)模式多為線(xiàn )下的B2B的項(xiàng)目型。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者為客戶(hù)提供軟硬體解決方案,通常由項(xiàng)目需求方通過(guò)招標(biāo)的方式發(fā)布系統(tǒng)採購(gòu)需求,系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者通過(guò)投標(biāo)的方式得到項(xiàng)目,並籤訂合同。經(jīng)過(guò)一定的開(kāi)發(fā)周期,系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者將軟硬體系統(tǒng)部署到需求方指定的地點(diǎn),並負(fù)責(zé)後期的培訓(xùn)、維護(hù)、升級(jí)等工作。在這種模式下,產(chǎn)業(yè)的價(jià)值鏈較為簡(jiǎn)單,僅包括需求方和開(kāi)發(fā)者,即需求方提出需求——開(kāi)發(fā)者完成開(kāi)發(fā)——需求方使用。開(kāi)發(fā)者為需求方提供滿(mǎn)足需求的軟硬體系統(tǒng),需求方付給開(kāi)發(fā)者相應(yīng)的費(fèi)用。
一方面,虛擬仿真系統(tǒng)價(jià)格高昂,經(jīng)費(fèi)規(guī)模少則幾百萬(wàn),多則上千萬(wàn),因此主要應(yīng)用於付費(fèi)能力強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域;另一方面,傳統(tǒng)的虛擬仿真系統(tǒng)多局限於線(xiàn )下的應(yīng)用,受地域、設(shè)備數(shù)量等限制,服務(wù)人群較少,系統(tǒng)的投入產(chǎn)出比不高。這就是虛擬仿真行業(yè)在各行各業(yè)廣(guǎng)受重視卻仍然不溫不火,內(nèi)容無(wú)法爆發(fā)式的增長(zhǎng)、應(yīng)用無(wú)法爆發(fā)式推廣(guǎng)的主要原因。
3、虛擬仿真的行業(yè)趨勢(shì)
作為一種內(nèi)容和知識的載體,虛擬仿真的發(fā)展趨勢(shì)可以從內(nèi)容的表現(xiàn)形式和傳播方式兩(liǎng)個(gè)維度來(lái)分析。
首先,隨著計(jì)算機(jī)軟硬體技術(shù)的發(fā)展,網(wǎng)際網(wǎng)路內(nèi)容的表現(xiàn)形式不斷進(jìn)化,從文字、到圖片、到音視頻,但都只能單向的向用戶(hù)傳輸(shū)信息,人們只能被動(dòng)的接受內(nèi)容的傳播。虛擬仿真的出現(xiàn)為人們展現(xiàn)了一種全新的內(nèi)容表現(xiàn)形式,它具有真實(shí)性和交互性,使用戶(hù)不再是被動(dòng)的接受內(nèi)容,而是身臨其境的感知和支配這些內(nèi)容。因此,虛擬仿真逐漸開(kāi)始應(yīng)用於與人們生活緊密相關(guān)的領(lǐng)域,如:文化、娛樂、科普、教育等。未來(lái),這種交互式的內(nèi)容表現(xiàn)形式,有望成為人們獲取內(nèi)容和知識的主流方式。
其次,文字、圖片、視頻這幾種表現(xiàn)形式,都經(jīng)歷了從介質(zhì)拷貝、網(wǎng)絡(luò)下載到在線(xiàn )實(shí)時(shí)瀏覽三個(gè)階段。其中,網(wǎng)際網(wǎng)路的傳播,才是當(dāng)前內(nèi)容極大的豐富根本原因。但是虛擬仿真這種表現(xiàn)形式,卻還停留在介質(zhì)拷貝或者至多網(wǎng)絡(luò)下載的階段,遠(yuǎn)做不到在線(xiàn )實(shí)時(shí)瀏覽,因此限制了內(nèi)容的發(fā)展。其主要原因是虛擬仿真系統(tǒng)計(jì)算要求高、數(shù)據(jù)量大、需要專(zhuān)用的圖形計(jì)算設(shè)備,一般只存在於線(xiàn )下的、單機(jī)模式的應(yīng)用中,不具備嫁接到網(wǎng)際網(wǎng)路環(huán)境的條件,無(wú)法實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的廣(guǎng)泛傳播和快速積累,嚴(yán)重約束了虛擬仿真的應(yīng)用推廣(guǎng)和市場(chǎng)擴大。
虛擬仿真需要走上網(wǎng)際網(wǎng)路,將線(xiàn )下的應(yīng)用搬到線(xiàn )上,將傳統(tǒng)的項(xiàng)目型模式變為服務(wù)型模式,即虛擬仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者無(wú)需按照傳統(tǒng)的模式尋找客戶(hù),進(jìn)行軟硬體的開(kāi)發(fā)和部署,而是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將應(yīng)用上雲;用戶(hù)無(wú)需一次性投入很多資金去購(gòu)買(mǎi)系統(tǒng),而是通過(guò)在線(xiàn )購(gòu)買(mǎi)服務(wù)的方式使用系統(tǒng)。原本有潛在需求但無(wú)法購(gòu)買(mǎi)系統(tǒng)的用戶(hù)也有機(jī)會(huì)使用,大大拓展了目標(biāo)用戶(hù)群體的規(guī)模。最終在網(wǎng)絡(luò)倍增效應(yīng)下,讓系統(tǒng)開(kāi)發(fā)者通過(guò)網(wǎng)際網(wǎng)路找到更多的用戶(hù),讓用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)際網(wǎng)路輕鬆找到更多的應(yīng)用。
4、如何實(shí)現(xiàn)虛擬仿真的網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用
網(wǎng)際網(wǎng)路所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)毋庸置疑,但虛擬仿真為何遲遲沒有搭上網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用這班快車(chē)呢?其主要原因有以下兩(liǎng)點(diǎn):
(1)計(jì)算要求高,需要專(zhuān)用設(shè)備。虛擬仿真系統(tǒng),需要大量的複雜計(jì)算和圖形渲染,對(duì)硬體要求很高,而網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用需要實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、跨終端,不使用專(zhuān)用設(shè)備。
(2)數(shù)據(jù)量大,下載時(shí)間長(zhǎng)。虛擬仿真系統(tǒng),包括大量的三維模型、三維地形等數(shù)據(jù),動(dòng)輒幾百兆甚至幾個(gè)G。而網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用需要能夠即點(diǎn)即用,不預先下載。
當(dāng)前早已是網(wǎng)際網(wǎng)路/移動(dòng)網(wǎng)際網(wǎng)路的時(shí)代,因此,虛擬仿真網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用的嘗試,一直也不乏有人在探索。與虛擬實(shí)境三維互動(dòng)在線(xiàn )教育雲平臺(tái)、VR教學(xué)雲平臺(tái)等類(lèi)似的平臺(tái)有很多,這些平臺(tái),有一個(gè)共同的特點(diǎn),基本上都採用了WebGL或者Unity web player等方案實(shí)現(xiàn)。雖然形式上實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)際網(wǎng)路的應(yīng)用,但數(shù)據(jù)的驅動(dòng)、計(jì)算、圖形的渲染還是在本地進(jìn)行,擺脫不了對(duì)於終端硬體的限制;同時(shí)需要預先下載所有數(shù)據(jù),無(wú)法做到即點(diǎn)即用。另外,受開(kāi)發(fā)引擎限制,系統(tǒng)兼容性較差,已有的系統(tǒng)無(wú)法直接上線(xiàn )使用。因此,這種技術(shù)路線(xiàn ),不是解決虛擬仿真網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用的最佳方案。
Oculus創(chuàng)始人曾經(jīng)說(shuō)過(guò):VR需要無(wú)限的GPU動(dòng)力。虛擬仿真也是如此,而這無(wú)限的GPU動(dòng)力不可能源自客戶(hù)端,只能來(lái)源於雲端。所以,可以採用雲計(jì)算的方式,把複雜計(jì)算和圖形渲染轉(zhuǎn)移到雲端,通過(guò)超低延時(shí)的交互式視頻流返回到客戶(hù)端。這樣在客戶(hù)端只要能夠觀(guān)看高清視頻就可以使用,從而實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)、跨系統(tǒng)的應(yīng)用。在整個(gè)過(guò)程中,原有的虛擬仿真系統(tǒng)不需要修改一句代碼就可以實(shí)現(xiàn)上雲。
採用這種方式,能夠帶來(lái)如下的優(yōu)勢(shì):
(1)無(wú)需額外的硬體投入:跨平臺(tái)、跨終端的使用模式,可以使用一切現(xiàn)有終端。
(2)變購(gòu)買(mǎi)項(xiàng)目/產(chǎn)品為購(gòu)買(mǎi)服務(wù):不需要前期的投入,多少人、用多長(zhǎng)時(shí)間,就付多少錢,這也是當(dāng)前最流行的SaaS模式。
(3)使用便捷:只要能夠連接網(wǎng)際網(wǎng)路,就可以隨時(shí)隨地的即點(diǎn)即用,可以利用一切碎片化的時(shí)間進(jìn)行信息獲取和知識學(xué)習(xí)。
(4)快速傳播:可以通過(guò)微信、QQ等在線(xiàn )社交平臺(tái)推薦給他人使用。
(5)內(nèi)容安全:由於傳輸(shū)在網(wǎng)際網(wǎng)路上的僅僅是視頻流,而不是實(shí)際的模型數(shù)據(jù),可以從根本上解決智慧財產(chǎn)權(quán)保護(hù)的問(wèn)題。
因此,基於交互式視頻流的雲渲染技術(shù),是解決虛擬仿真網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用的根本之道,並且可以催生統(tǒng)一入口虛擬仿真雲平臺(tái),實(shí)現(xiàn)真正安全、便捷的應(yīng)用共享。
5、虛擬仿真實(shí)現(xiàn)網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用的時(shí)機(jī)
當(dāng)前,各種外部條件的發(fā)展,都已決定虛擬仿真網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用的時(shí)機(jī)已到。
(1)虛擬仿真應(yīng)用深入人心
虛擬仿真的應(yīng)用已經(jīng)逐步在擴展,對(duì)於大多數(shù)領(lǐng)域已經(jīng)不再陌生,市場(chǎng)的接受程度很高。
(2)SaaS模式的發(fā)展,購(gòu)買(mǎi)服務(wù)的意識越來(lái)越強(qiáng)
近年來(lái)SaaS模式的發(fā)展,對(duì)於應(yīng)用軟體購(gòu)買(mǎi)服務(wù)的意識越來(lái)越強(qiáng),市場(chǎng)的接受程度很高。自2015年以來(lái),《政府購(gòu)買(mǎi)服務(wù)管理辦法(暫行)》正式實(shí)施,政府一直在強(qiáng)調(diào)要從自建系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到購(gòu)買(mǎi)服務(wù)。2016年1月,北京市經(jīng)信委專(zhuān)門(mén)印發(fā)《北京市市級(jí)政務(wù)雲管理辦法(試行)》的通知,強(qiáng)調(diào)了“上云為常態(tài),不上云為例外”的原則。同時(shí),安全培訓(xùn)、消防演練、三維可視化管理等應(yīng)用的終端客戶(hù)都是政府或者國(guó)企,對(duì)於這些大B的客戶(hù)而言,逐步從買(mǎi)項(xiàng)目/產(chǎn)品,轉(zhuǎn)變為買(mǎi)服務(wù),也是順應(yīng)國(guó)家政策。
(3)寬帶中國(guó)的發(fā)展
近幾年來(lái),網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)資源建設(shè)發(fā)展迅猛。目前,普通家庭的網(wǎng)絡(luò)帶寬可達(dá)到50M、100M,甚至中國(guó)電信還推出了千兆帶寬進(jìn)家庭的服務(wù)。對(duì)於行動(dòng)網(wǎng)路,目前4G的帶寬,理論上可以與50M~100M寬帶媲美,流量使用費(fèi)也越來(lái)越便宜,甚至各家運(yùn)營(yíng)商推出了不限流量的套餐。這就為虛擬仿真的網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用提供了良好的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。
(4)雲基礎(chǔ)資源的發(fā)展
近年來(lái),雲基礎(chǔ)資源建設(shè)的投入越來(lái)越大,在IaaS層,已經(jīng)有足夠多的資源和服務(wù)投入使用。可基於此快速的搭建PaaS層和SaaS層平臺(tái),實(shí)現(xiàn)虛擬仿真雲服務(wù)。
6、結(jié)語
綜上所述,虛擬仿真行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的爆發(fā)式增長(zhǎng)、應(yīng)用的爆發(fā)式推廣(guǎng),必須走多樣化發(fā)展的路線(xiàn ),並通過(guò)網(wǎng)際網(wǎng)路應(yīng)用的渠道,從專(zhuān)業(yè)小眾市場(chǎng)逐步推廣(guǎng)到網(wǎng)際網(wǎng)路大眾市場(chǎng)中去。
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