14、虚拟现实与机器人手术：技术、应用与挑战

虚拟现实与机器人手术：技术、应用与挑战

1. 虚拟现实简介

虚拟现实（VR）主要致力于构建沉浸式世界。如今，我们拥有的音频和视觉呈现具有非常出色的感官质量，但仍缺少某些东西，阻碍我们完全融入通过VR技术所体验的世界。为了提高逼真度，VR领域开展了大量研究。这些研究涵盖多个方面，包括增强图形特征（如尺寸、视野、参考深度、图像质量、渲染时长）、音频质量（如性能、同时播放的音频源数量、比特率、空间化）、触觉信号（如振动位置和程度、人体存在感、延迟）、嗅觉指示（如香气生成、故事情节生成和气味种类），甚至味觉生成（如准确性、样本服务）。

这些改进有助于提升感官一致性，增强用户的参与度，唤起对特定场景的感知。然而，更智能的虚拟世界并不一定能带来更好的VR体验。

VR的应用不仅局限于娱乐领域，其相关性还延伸到教育、连接、理性思考、恐惧症和疼痛管理等方面。研究表明，在教学模拟中，引人入胜的学习环境能激发强烈的灵感和专注力，有助于掌握细微的理论知识。VR恐惧症教学着重引发对真实危险的反应和相关互动，而VR疼痛缓解在患者进行常规、高强度诊断成像过程中，对放松大脑显示出了巨大潜力。

在实际体验中，人类的各种感官（如视觉、听觉）接收到的感觉会传入神经系统，通过过往生活经验的“滤镜”被感知，并由用户的当前状态所塑造。同时，记忆会被处理以便后续恢复和进一步分析，新的体验还可能改变患者的心理状态，例如从舒适转变为兴奋。

构建适合主流受众的VR环境具有一定难度，用户通常只能在有限时间内进入模拟世界。不过，一些与内容相关的变量可能是创造更广泛接受的奇妙体验的前提条件，包括提供全新的感知、让用户能够做在现实世界中无法实现的事情、促进学习以及允许创造。最重要的是，我们正在开发的