擴(kuò)增現(xiàn)實與人類的認(rèn)識

1、擴(kuò)增現(xiàn)實與人類的認(rèn)識摘要：擴(kuò)增現(xiàn)實作為真實世界物體與虛擬物體所組合而成的技術(shù)，其由“真實和“虛擬兩部分混合而成的特性正是人類認(rèn)識過程中普遍存在的特性。從人類的根本感知到高級認(rèn)知都存在著與人相關(guān)的“虛擬附加信息，附加信息存在的根本原因是它能有效地決定人的行為。關(guān)鍵詞：擴(kuò)增現(xiàn)實；附加信息；邏輯數(shù)學(xué)知識abstrat:inaugentedreality,theusersvieftherldandtheputerinterfaeliterallybeene.thispervasiveixturefrealityandvirtualityasfundingnitivepresseshihfrapriit

2、iveperspetivetanintelletualnstrutin.huanbehaviurhasgrnreeffetiveasithaseunderthentrlf“virtualinfratin.keyrds:augentedreality;virtualinfratin;lgialandatheatialstrutures擴(kuò)增現(xiàn)實(augentedreality)，也被稱為ar，是指把虛擬信息添加到使用者感官知覺上，致使使用者所感知的世界為真實世界物體與虛擬物體所組合而成的技術(shù)。一般情況下，使用者頭上帶有一種ar裝置，ar裝置將圖像和文字參加使用者視覺觀察到的周圍環(huán)境所產(chǎn)生的畫面上，

3、虛擬信息也可以以聽覺、觸覺或其他形式出現(xiàn)。ar系統(tǒng)會跟蹤使用者頭部的位置和方向，以使虛擬信息資料能對應(yīng)使用者的視覺。例如，通過某種繪圖軟件可以將一個三維茶杯影像放到一個真實的碟子上，并且當(dāng)用戶在屋內(nèi)走動時，可以使茶杯的相對位置不變，感覺就像一個真實的茶杯放在那里。擴(kuò)增現(xiàn)實是從虛擬現(xiàn)實(vr)領(lǐng)域中延伸出來的技術(shù)，它和虛擬現(xiàn)實的不同之處在于：vr是通過軟件用虛擬世界代替真實世界；ar是在實體對象上參加補(bǔ)充的虛擬信息。利用擴(kuò)增現(xiàn)實補(bǔ)充的虛擬信息，我們看到街上的餐廳就可以知道餐廳里提供了哪些菜肴及菜肴的價格；看到電影院我們就可以看到哪些電影正在上映以及放映的時間；維修人員在檢修設(shè)備的故障部位時可看到

4、故障部位的一些說明；消防人員在救火時可看到失火建筑物的構(gòu)造，以防止無法看到的危險因素；等等，這些都是擴(kuò)增現(xiàn)實在日常生活中的實際應(yīng)用。可以這么說，擴(kuò)增現(xiàn)實補(bǔ)充的虛擬信息可以幫助我們對周圍世界的事件作出更為有效地反響。假設(shè)從認(rèn)識論的角度，真實世界的信息加上虛擬信息正是我們?nèi)祟愓J(rèn)識周圍世界根本而有效的方式。當(dāng)我們議論真實世界時，一般來說，這是指人類出現(xiàn)之前已經(jīng)存在的自然界，或不受人類觀察、活動影響的自然界。真實世界以及對真實世界的認(rèn)識一起構(gòu)成了人類賴以生存的基矗真實世界并不完全等同于人類認(rèn)識的世界，人類認(rèn)識的世界是人與真實世界互相作用的世界，正如恩格斯所指出的：“自然科學(xué)與哲學(xué)一樣，直到今天還完全無

5、視了人的活動對它的思維的影響；它們一個只知道自然界，另一個又只知道思想。但是，人的思維的最本質(zhì)和最切近的根底，正是人所引起的自然界的變化，而不單獨是自然界本身；人的智力是按照人如何學(xué)會改變自然界而開展的。1人類認(rèn)識的世界不能不考慮人的影響，人類的認(rèn)識也必然包含人這個因素?，F(xiàn)代理論越來越強(qiáng)調(diào)在認(rèn)識過程中人的能動作用?！耙粋€關(guān)于人的新概念已經(jīng)開展起來了：人如今被認(rèn)為是一個被建造起來或被扔進(jìn)周圍世界中的能動系統(tǒng)。他關(guān)于世界的知識，也不再被認(rèn)為是一個公正的旁觀者在看到了進(jìn)入他眼簾的東西后所產(chǎn)生的認(rèn)識；人類在他周圍環(huán)境媒介中的存在方式，是作為他的認(rèn)識的重要決定因素而出現(xiàn)的。后者是在處理人和環(huán)境關(guān)系的進(jìn)程

6、中形成的；并在認(rèn)識形成后又反過來推動這種過程。2現(xiàn)代心理和神經(jīng)科學(xué)的研究說明，人類認(rèn)識的世界是真實世界的信息和與人相關(guān)的附加信息混合而成的。與人相關(guān)的附加信息在人的認(rèn)識過程中起著必不可少的作用，從人類的根本感知到高級認(rèn)知都存在著這種附加信息。作為一個“能動系統(tǒng)，人或其它動物可以看成一個“信息處理機(jī)，承受周圍世界的信息經(jīng)過處理后作出反響。為了對周圍世界近乎無限的信息作出有效地反響，我們大腦或神經(jīng)系統(tǒng)采取的一個根本而又有效的策略(當(dāng)然這是進(jìn)化的結(jié)果)是刪除所有感覺信息中的冗余部分，僅將“變化作為信息傳送。也就是說，大腦被告知的只是事物的變化，其余的部分都是大腦重建的。假設(shè)你盯著白色背景上的一個黃色

7、圓形看時，視覺器官只將黃白邊界的信息傳送給大腦，其余重復(fù)的信息那么由大腦來填充和重建。假使只有反映邊界情況的視網(wǎng)膜細(xì)胞發(fā)送信息，大腦在理論上也應(yīng)該可以重建整個圓形。心理學(xué)家拉馬參準(zhǔn)(v.s.raahandran)利用眼睛的盲點通過實驗說明了這一點。他向被試者呈現(xiàn)一個類似油炸面包圈似的黃色環(huán)形。被試者必須使眼睛靜止不動，并用單眼進(jìn)展觀察。拉馬參準(zhǔn)將黃色圓環(huán)放在被試者的視野內(nèi)，使它的外沿落在睜開眼的盲區(qū)之外，而內(nèi)側(cè)那么落在盲區(qū)之內(nèi)。此時被試者報告說，他看到的不是一個黃色圓環(huán)而是一個完全均勻的黃色圓盤。3在這里，大腦填充了沒有光感受器的盲區(qū)，或者說大腦試圖用推測填補(bǔ)上盲點處應(yīng)該有的東西，被試者看到了

8、比真實感覺信息更多的信息。事實上，漫畫家的漫畫就是利用了人類感知的這個特點，漫畫家只勾畫幾根線條，而我們卻看到了一張富于表情的面孔。眼睛所得到的信息就是漫畫家勾畫的幾條線，其余都是由大腦完成的，包括尋找物體并發(fā)現(xiàn)它們。心理學(xué)家格列高里(r.l.gregry)認(rèn)為：“我們不是只根據(jù)特定時間能得到的感覺信息來看世界，而是運用這種感覺信息來檢驗假設(shè)，確定面臨的事物終究是什么。本質(zhì)上，知覺已經(jīng)演變?yōu)榧僭O(shè)的產(chǎn)生和檢驗過程。4大腦根據(jù)感覺信息所作的假設(shè)或模型可以看作是一種附加信息。假設(shè)我們把感覺器官傳遞的信息看作是真實世界的信息，那么大腦重建的信息就是一種附加信息，每時每刻我們感覺到的是真實世界信息和附加

9、信息的混合信息。大腦的假設(shè)或模型來源于我們以往的經(jīng)歷和基因中所表達(dá)的遠(yuǎn)古祖先的經(jīng)歷，它們可以模擬環(huán)境的根本情況，模擬那些在世世代代傳承中沒有變化的東西，通常情況下工作的非常成功。在極少的情況下會出現(xiàn)一些問題，這時我們就會體驗到幻象或錯覺。內(nèi)克(neker)立方體、卡尼莎(kanisa)三角以及其他一些視錯覺的存在恰恰為心理學(xué)家提供了某些有用的線索，使我們洞察到人類根本的感覺方式。我們隨意地轉(zhuǎn)動我們的眼睛，視網(wǎng)膜上的形象也會跟著發(fā)生挪動，但我們周圍的世界卻保持穩(wěn)定。用大腦在做假設(shè)或模型的觀點可以這樣解釋：在大腦發(fā)出一個指令讓眼肌去挪動眼球時，大腦的模型開始考慮正常的眼球運動的影響，對視網(wǎng)膜上形象

10、的挪動作出預(yù)測并補(bǔ)償，大腦模型的補(bǔ)償使我們看到了穩(wěn)定的世界。假設(shè)我們在原地轉(zhuǎn)很多圈，然后站著不動并盯著一個地方看時，我們的感覺是周圍的世界仍然在轉(zhuǎn)動。盡管我們知道外面的景觀一點都沒有動，而且視網(wǎng)膜上的形象也沒有動。這種轉(zhuǎn)動的錯覺也源于大腦模型的補(bǔ)償：當(dāng)我們站著不動時，視網(wǎng)膜上的形象沒有任何轉(zhuǎn)動，但耳朵(半規(guī)管中液體的流動)傳來的信息告訴大腦在轉(zhuǎn)動，于是大腦模型向相反的方向進(jìn)展補(bǔ)償轉(zhuǎn)動，正是大腦模型的補(bǔ)償轉(zhuǎn)動成為我們眼睛中看到的“轉(zhuǎn)動。5可以說這個轉(zhuǎn)動實際上是大腦的附加信息引起的轉(zhuǎn)動。這種主要來源于基因中所表達(dá)的遠(yuǎn)古祖先經(jīng)歷的附加信息，往往存在于人或動物根本的感覺方式中。它們雖能滿足人或動物根本

11、生存的需要，卻常常是呆板且固執(zhí)的。心理學(xué)家海斯(a.hess)曾做過這樣一個試驗。給小雞安裝上楔形棱鏡，棱鏡使映像向左或向右偏移7度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些小雞向米粒的旁邊啄去，總是吃不到米，而且后來也一直沒能對楔形棱鏡引起的映像偏移產(chǎn)生適應(yīng)。其他各種各樣類似的實驗也說明，與人類被試相比，動物對映像的偏移或翻轉(zhuǎn)表現(xiàn)出很少的適應(yīng)，只有猿類和人表現(xiàn)出對這些災(zāi)難性變化的知覺適應(yīng)。通過對小貓所做的一個獨到的實驗，心理學(xué)家海爾得(r.held)和海因(a.hein)認(rèn)為，要對變位映像產(chǎn)生適應(yīng)，被試必須進(jìn)展主動的矯正性動作。他們把兩只小貓撫養(yǎng)在黑暗環(huán)境里，只有做實驗時才讓小貓見到光。他們在由中心支軸的一個橫桿兩端掛

12、兩只籃子，兩只貓分別放在籃子里。籃子可以旋轉(zhuǎn)，橫桿也可繞支軸轉(zhuǎn)動。一只貓四肢接觸地板，主動地推動橫桿轉(zhuǎn)圈；另一只貓被動地裝在籃子里，轉(zhuǎn)圈由活動貓帶動。這樣，兩只貓受到同樣的視覺刺激，但一只能主動活動，另一只那么是被動的。海爾得發(fā)現(xiàn)，那只活動的貓能完成視覺任務(wù)，而被動的貓實際上一直處于盲的狀態(tài)。海爾得也用偏棱鏡對人類被試進(jìn)展過實驗。他發(fā)現(xiàn)，主動的手臂運動(用手指觸摸目的)是有效適應(yīng)的必需條件。4瑞士心理學(xué)家皮亞杰(j.piaget)通過對兒童智力的研究進(jìn)一步指出，主動動作不僅是補(bǔ)償作用以及最初知覺習(xí)得的關(guān)鍵，對于人類，而且是日益靈敏的智力構(gòu)造的基矗“主體以一系列的主動補(bǔ)償作用來反響外部的干擾，而

13、且主體以一種既是逆向動作的(回路系統(tǒng)或反響)又是預(yù)見性的適應(yīng)，來構(gòu)成一個永久性的補(bǔ)償系統(tǒng)。6這種補(bǔ)償系統(tǒng)的最終形式就是邏輯數(shù)學(xué)知識。人類正是把人的主動動作逐步內(nèi)化為邏輯數(shù)學(xué)知識，并把邏輯數(shù)學(xué)知識附加到知覺材料上，邏輯數(shù)學(xué)知識和知覺材料一同構(gòu)成了人類的高級認(rèn)知。皮亞杰將我們認(rèn)識的概念看作是知覺材料和邏輯數(shù)學(xué)構(gòu)造的混合，這是根本感知是真實世界的感覺信息和大腦重建信息混合進(jìn)一步的開展。知覺材料是指直接作用于客體，以便通過以客體本身為根底得到的信息材料。邏輯數(shù)學(xué)構(gòu)造是指作用于客體，但是從人的主動動作本身而不是從客體抽象出來的認(rèn)識。在這種情況下，邏輯數(shù)學(xué)構(gòu)造是從賦予客體一些它們本身并不具備的特性(同時還

14、保存它們原來的性質(zhì))開始的，涉及動作施加給客體的那些特性(而不是客體原來的性質(zhì))之間的聯(lián)絡(luò)。嚴(yán)格的說，邏輯數(shù)學(xué)構(gòu)造涉及的是主體的動作而不是客體本身。因此從一個特定的時刻起，邏輯數(shù)學(xué)構(gòu)造就不再需要作用于物理客體，并可以內(nèi)化為可運用符號的運算。換句話說，這就是為什么在某一程度之上存在純粹的邏輯、數(shù)學(xué)形式，而經(jīng)歷與其毫不相干的原因。這也就是為什么邏輯數(shù)學(xué)形式可以無限超越經(jīng)歷的原因，因為他們不受客體物理性質(zhì)的限制。7順序、類別、數(shù)目等特性并不是客體所具有的，而是源于人類主動動作的特性。因此當(dāng)我們把順序、類別、數(shù)目等特性附加到真實世界物體上時，正像我們把動作施加于物體一樣，我們可以附加于任何物體。這就是

15、為什么邏輯數(shù)學(xué)可應(yīng)用于其他各門學(xué)科的原因?！叭祟惖闹X不是單獨起作用的，我們只有在知覺中增加某些東西才能發(fā)現(xiàn)客體的性質(zhì)。而所增加的東西就是整個邏輯數(shù)學(xué)框架，只有它才能使知覺描繪成為可能。7這就是為什么其他各門學(xué)科都要用到邏輯數(shù)學(xué)的原因。正如人類的根本感知，人類的高級認(rèn)知也是一種合成信息，其中的附加信息就是邏輯數(shù)學(xué)知識。從人類的根本感知到高級認(rèn)知我們可以看到，人類認(rèn)識的世界是由兩部分信息混合而成的，一部分是來自于真實世界的信息，另一部分是與人相關(guān)的我們稱之為“附加的信息。我們利用根本感知的附加信息感知世界，利用高級認(rèn)知的邏輯數(shù)學(xué)知識認(rèn)知世界，其目的都是為了使我們更有效地作用于真實世界，或者說，使

16、人類在與周圍世界的互相作用中到達(dá)平衡。在人與人交往的人類社會，也存在著類似的附加信息?！霸从谏?、高于生活的文學(xué)作品就是生活的真實部分附加上作者的虛構(gòu)部分的混合，而閱讀文學(xué)作品可以有效地幫助我們處理好人生中遇到的實際問題。正如前面所提到的，繪畫也是人們利用附加信息的結(jié)果?！拔覀儽仨毧紤]一個具有雙重性的現(xiàn)實：圖畫本身是一個客觀的物體，而且我們的眼睛會以其本來面目看到它，就是掛在墻上的一個平面；但是它又能使人看到處于空間中的另外一些事物人，船，建筑物。藝術(shù)家的任務(wù)就是表達(dá)這第二個現(xiàn)實而使我們拋開第一個現(xiàn)實，這樣我們就看到了他所描繪的世界，而不只是在一個平展的外表上畫著的彩色斑點。4擴(kuò)增現(xiàn)實作為人類更加主動地利用附加信息的結(jié)果，將逐步深化到我們生活的方方面面。當(dāng)電腦用戶的界面無所不在的時候，這個現(xiàn)實與虛幻的“混血兒將會成為創(chuàng)造將來的新一代藝術(shù)家、設(shè)計師和故事大王的主要空間。擴(kuò)增現(xiàn)實將來的蓬勃開展將是不可防止的，因為這是我們?nèi)祟愐回灢扇〉姆绞?。參考文獻(xiàn)1恩格斯.自然辯證法.北京：人民出版社