潘佳卉 孫序慧 袁媛
(中國(guó)刑事警察學(xué)院治安與禁毒學(xué)院 遼寧省沈陽(yáng)市 110854)
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)模擬產(chǎn)生三維空間的虛擬世界,并模擬人在自然環(huán)境中的各種感知的高級(jí)人工技術(shù);增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented Reality,AR)技術(shù)在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上,疊加了真實(shí)世界的信息,使得虛擬信息與現(xiàn)實(shí)世界的信息在人的感覺(jué)空間同時(shí)存在,可以獲得與虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中不同的互動(dòng)體驗(yàn)。多地已經(jīng)嘗試將VR 技術(shù)應(yīng)用到禁毒宣傳教育中去,正進(jìn)行著虛擬現(xiàn)實(shí)禁毒教育的相關(guān)研究工作,如內(nèi)觀療法解毒項(xiàng)目、經(jīng)顱磁刺激戒毒項(xiàng)目、虛擬現(xiàn)實(shí)毒癮評(píng)估與康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)等,這為科學(xué)戒毒、精準(zhǔn)戒毒提供了科學(xué)的技術(shù)支撐。眾多禁毒教育場(chǎng)館也開(kāi)設(shè)了虛擬現(xiàn)實(shí)專(zhuān)區(qū),積極落實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)禁毒教育的相關(guān)工作。
然而,由于禁毒方面的理論指導(dǎo)并沒(méi)有及時(shí)跟進(jìn),產(chǎn)生了一系列教育結(jié)果偏離目標(biāo)的問(wèn)題。利用人工智能的方式可以將數(shù)據(jù)和不同模塊素材進(jìn)行推理、運(yùn)用CBR(Computer Build Report)系統(tǒng)智能決策出最接近教育對(duì)象所需教育目標(biāo)場(chǎng)景,使得通過(guò)用戶(hù)前端調(diào)研匹配到的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景能夠更有效地表達(dá)期望知識(shí)點(diǎn),有效避免了教育目標(biāo)和虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景設(shè)計(jì)帶來(lái)的教育結(jié)果之間的不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題;此外,對(duì)于已有的禁毒信息情報(bào)源,采用RBR(Richard Burns Rally)系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前毒品現(xiàn)狀(事實(shí))進(jìn)行處理,展現(xiàn)情報(bào)產(chǎn)品,再運(yùn)用VR/AR 技術(shù)轉(zhuǎn)化產(chǎn)品,在虛擬的數(shù)字化環(huán)境中通過(guò)人機(jī)交互,加強(qiáng)教育對(duì)象對(duì)于毒品相關(guān)信息的認(rèn)知和記憶。
虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景計(jì)劃采用虛幻4 引擎開(kāi)發(fā),依托其一流的渲染效果和用戶(hù)體驗(yàn),幫助教育對(duì)象實(shí)現(xiàn)在自然語(yǔ)義狀態(tài)下的深層次理解;通過(guò)宣傳教育內(nèi)容的精細(xì)化分類(lèi),對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)算法研究和功能開(kāi)發(fā)的理論研究。借助虛幻4 引擎工具實(shí)現(xiàn)相關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)內(nèi)容,通過(guò)visual Studio 2015 的開(kāi)發(fā)環(huán)境,對(duì)相關(guān)界面內(nèi)容提出設(shè)計(jì)方案。
目前,我國(guó)禁毒宣傳教育仍然存在教育指向不精準(zhǔn)、手段創(chuàng)新不多等問(wèn)題,缺乏系統(tǒng)全面、針對(duì)不同教育對(duì)象的精準(zhǔn)預(yù)防宣傳教育,不能適應(yīng)新時(shí)代全面精準(zhǔn)禁毒教育工作的實(shí)際要求,針對(duì)這也不足,本文開(kāi)展相關(guān)研究工作。
VR/AR 技術(shù)設(shè)備不斷更新,系統(tǒng)設(shè)計(jì)也不斷創(chuàng)新。目前多地試水將VR 技術(shù)引入禁毒宣傳教育,使得教育對(duì)象主動(dòng)參與毒品認(rèn)知、直觀了解毒品相關(guān)知識(shí),更有利于促進(jìn)毒品防范意識(shí)的自我萌發(fā)。
目前VR 技術(shù)在禁毒宣傳教育上的應(yīng)用廣泛,主要包括:360度全方位展示現(xiàn)實(shí)相關(guān)毒品種類(lèi),真實(shí)呈現(xiàn)毒品樣式,通過(guò)多點(diǎn)觸摸查詢(xún)系統(tǒng),可以將觸摸的毒品信息展示出來(lái),學(xué)習(xí)者從而可以更為直觀、更為全面地了解毒品;動(dòng)態(tài)擬真模擬吸毒后的不良反應(yīng),讓學(xué)習(xí)者更加真實(shí)地了解毒品危害;并根據(jù)人體不良反應(yīng)和病變特征,制作相關(guān)模擬課程;展示如何在各種場(chǎng)所預(yù)防接觸毒品;通過(guò)VR 系統(tǒng)體驗(yàn)種毒、制毒、販毒、吸毒等場(chǎng)景,科普毒品社會(huì)危害和法律知識(shí);展示毒品對(duì)家庭帶來(lái)的危害等。
在智能禁毒推送平臺(tái)設(shè)計(jì)中,最重要的是如何通過(guò)教育對(duì)象的反饋使教育目的充分地通過(guò)VR/AR 技術(shù)表現(xiàn)出來(lái),因此,需要對(duì)禁毒宣傳教育中各方面需要注意的問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi),制作成相應(yīng)的模塊使虛擬現(xiàn)實(shí)教育場(chǎng)景精準(zhǔn)地適應(yīng)巨大數(shù)量的目標(biāo)對(duì)象人群。虛擬場(chǎng)景的設(shè)計(jì)同樣可以借助人工智能技術(shù),將虛擬場(chǎng)景分為以下四個(gè)模塊,在不同模塊中創(chuàng)建素材。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)教育對(duì)象的調(diào)查,有針對(duì)性地智能組合適合相應(yīng)對(duì)象的虛擬現(xiàn)實(shí)教育場(chǎng)景。
2.2.1 劇情模塊
為滿(mǎn)足不同教育目標(biāo)對(duì)象的不同教育需求、普及毒品在生產(chǎn)生活各方面的危害和影響,實(shí)現(xiàn)禁毒宣傳教育的精準(zhǔn)化教育,設(shè)立多個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)教育的劇情腳本。例如:
(1)毒駕;
(2)毒販抓捕;
(3)吸毒后的家庭問(wèn)題;
(4)毒品違法犯罪的法律后果等。
2.2.2 背景模塊
根據(jù)教育對(duì)象的教育目標(biāo)以及教育對(duì)象所選定的劇情腳本,選擇虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的背景模塊。背景模塊的設(shè)計(jì)需要具有現(xiàn)實(shí)性,貼合大眾人群的生活景象。同時(shí),可以根據(jù)不同地區(qū)的特征,設(shè)計(jì)符合當(dāng)?shù)靥卣骰蛘叨酒愤`法犯罪活動(dòng)中常見(jiàn)的地點(diǎn)、場(chǎng)景,例如:
(1)以私家車(chē)為主場(chǎng)景;
(2)以城市街道或山地為主要場(chǎng)景;
圖1:智能禁毒推送平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)組成
圖2:智能禁毒推送平臺(tái)智能算法架構(gòu)[3] [4]
(3)以客廳居室為主場(chǎng)景;
(4)以強(qiáng)制戒毒所、法庭為主場(chǎng)景等。
2.2.3 毒品模型模塊
毒品模型是指通過(guò)建模技術(shù),360°全方位立體展示毒品的三維模型。設(shè)計(jì)采用通過(guò)多點(diǎn)觸摸互動(dòng)系統(tǒng),采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)和投影顯示技術(shù),直接與虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行交互,通過(guò)觸摸虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中提示可展示的毒品信息,直接獲得立體、動(dòng)感的體驗(yàn);同時(shí)利用嗅覺(jué)模擬器,對(duì)有味毒品的味道進(jìn)行識(shí)別,使教育對(duì)象更加直觀清晰地認(rèn)識(shí)毒品,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)、識(shí)別毒品,有意識(shí)地遠(yuǎn)離毒品。
在毒品模型的選擇上,除了常見(jiàn)的傳統(tǒng)毒品和新型毒品外,還需根據(jù)禁毒輿情所顯示的當(dāng)前毒品生產(chǎn)新情況,不斷建立新型毒品模型、更新毒品模型庫(kù)。如當(dāng)前的第三代新型毒品:郵票、聰明藥、0 號(hào)膠囊[1]等,及時(shí)更新這類(lèi)偽裝性強(qiáng)的毒品信息并即使宣傳,對(duì)毒品預(yù)防工作中有著重要意義。
2.2.4 法律知識(shí)模塊
為增強(qiáng)毒品法制教育,普及涉毒法律后果,除在其他模塊中會(huì)運(yùn)用的直接與毒品違法犯罪后果有關(guān)的劇情和場(chǎng)景,還計(jì)劃設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)中的對(duì)話情節(jié),把法律知識(shí)通過(guò)虛擬人物和被教育者的對(duì)話進(jìn)行表達(dá),可以設(shè)置不同毒品違法犯罪行為具有何種法律結(jié)果進(jìn)行提問(wèn),在教育目標(biāo)對(duì)象回答完畢后,運(yùn)用人工智能技術(shù)對(duì)回答進(jìn)行智能分析和語(yǔ)義了解,檢索回答與問(wèn)題的匹配度,對(duì)不同的匹配度賦值并劃分,根據(jù)劃分再對(duì)教育目標(biāo)進(jìn)行回答或者再提問(wèn)。
VR/AR 的交互設(shè)計(jì)是通過(guò)產(chǎn)品的行為和界面,讓產(chǎn)品和教育目標(biāo)之間建立一種有機(jī)關(guān)系,從而達(dá)到有效的教育目標(biāo)。在禁毒宣傳教育中,引入VR/AR 的交互設(shè)計(jì)首先要考慮到可用性問(wèn)題,即該交互設(shè)計(jì)的功能是否完備、是否便于教育對(duì)象理解教育內(nèi)容、教育結(jié)果是否有效、教育對(duì)象是否滿(mǎn)意等;其次,在可用性的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加教育對(duì)象的體驗(yàn)感,調(diào)動(dòng)宣傳教育對(duì)象在禁毒教育中的積極性。例如,運(yùn)用AR 技術(shù)將仿真毒品疊加至虛擬世界中,不僅可以在教育對(duì)象拿起仿真毒品后感受毒品觸感,同時(shí)通過(guò)仿真毒品上的傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)投射,“看見(jiàn)”自己吸毒后的面容。
3.1.1 禁毒情報(bào)數(shù)據(jù)源
(1)中國(guó)禁毒輿情系統(tǒng):情報(bào)搜集當(dāng)前毒品生產(chǎn)新情況,毒品流通數(shù)量和路線變化、吸食毒品群體趨勢(shì)等;
(2)涉毒人員在互聯(lián)網(wǎng)上的信息痕跡:通過(guò)大數(shù)據(jù)研判分析性質(zhì),在打擊“互聯(lián)網(wǎng)+”制毒和販毒行為的同時(shí),對(duì)毒品生產(chǎn)新情況、毒品販賣(mài)對(duì)象群體特征等毒品信息進(jìn)行把握,生成情報(bào)產(chǎn)品,儲(chǔ)存于數(shù)據(jù)庫(kù)中。
3.1.2 用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。
為確定教育目標(biāo)的對(duì)象人群,根據(jù)教育目標(biāo)設(shè)立監(jiān)控指標(biāo),以問(wèn)卷調(diào)查的形式發(fā)放給用戶(hù),實(shí)施收集結(jié)果,了解對(duì)象人群對(duì)于毒品和防毒的認(rèn)識(shí),同時(shí)運(yùn)用CBR 系統(tǒng)的相似度算法[2],智能推理匹配素材組合場(chǎng)景的依據(jù)。同時(shí),每一次問(wèn)卷的提交都會(huì)轉(zhuǎn)換成新的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于調(diào)研庫(kù)中,不斷更新數(shù)據(jù)庫(kù)和擴(kuò)大數(shù)據(jù)量,成為實(shí)時(shí)獲取情報(bào),生成情報(bào)信息產(chǎn)品的重要來(lái)源。
3.1.3 虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)素材資源
為實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化的宣傳教育目標(biāo),把場(chǎng)景中所需要運(yùn)用到的人物、事件、地點(diǎn)等拆解為不同的素材模塊,在各個(gè)模塊中建立不同模型,再運(yùn)用AI 技術(shù)智能組合符合教育目標(biāo)的組合場(chǎng)景,使虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)教育場(chǎng)景精準(zhǔn)地適應(yīng)巨大數(shù)量的目標(biāo)對(duì)象人群,從而使虛擬/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在禁毒宣傳教育中實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、精準(zhǔn)化的目標(biāo)。智能禁毒推送平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)組成如圖1所示。
本虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)的推送設(shè)計(jì)的針對(duì)不同的推理對(duì)象采用不同的推理方法,提高和優(yōu)化了推送的執(zhí)行效率和完備性。
3.2.1 RBR 系統(tǒng)
RBR 系統(tǒng)就是基于規(guī)則的推理技術(shù),在本平臺(tái)設(shè)計(jì)運(yùn)用中,RBR 系統(tǒng)可以針對(duì)禁毒信息情報(bào)源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的網(wǎng)絡(luò)上有關(guān)毒品的信息,借助RBR 強(qiáng)大的演繹推理能力,及時(shí)掌握并分析毒品生產(chǎn)新情況、毒品流通數(shù)量和路線變化、吸食毒品群體趨勢(shì)等數(shù)據(jù),展現(xiàn)更加具有針對(duì)性、科學(xué)性的毒品情報(bào)產(chǎn)品。
3.2.2 CBR 系統(tǒng)
CBR 系統(tǒng)是一種基于案例分析的推理技術(shù)系統(tǒng)。在本平臺(tái)設(shè)計(jì)運(yùn)用中,CBR系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)庫(kù)的問(wèn)卷庫(kù)中不斷增加的個(gè)性化案例,尋找相似或同類(lèi)的求解,一定程度上解決了知識(shí)表達(dá)困難或無(wú)法表達(dá)的問(wèn)題;同時(shí),CBR 系統(tǒng)擁有的自學(xué)習(xí)功能,保證了其推理能力的不斷增強(qiáng)。
CBR 案例檢索方法主要有:歸納推理方法、最近相鄰方法、基于知識(shí)的方法和基于模板檢索的方法。該平臺(tái)針對(duì)教育對(duì)象有關(guān)毒品信息的問(wèn)題答案采集采用最佳相鄰法,從案例庫(kù)中找出與當(dāng)前情況距離最近的場(chǎng)景素材的方法。案例的每一個(gè)屬性均被指定或計(jì)算出一個(gè)權(quán)值,檢索案例時(shí),根據(jù)權(quán)值求得輸入案例與案例庫(kù)中場(chǎng)景素材的各個(gè)屬性匹配程度的加權(quán)來(lái)挑選最佳匹配場(chǎng)景。智能禁毒推送平臺(tái)智能算法架構(gòu)如圖2所示。
3.2.3 可拓建模
在挖掘用戶(hù)核心需求的前提下,以服務(wù)模塊為基礎(chǔ),運(yùn)用可拓理論構(gòu)建大數(shù)據(jù)聯(lián)盟可拓服務(wù)模型,為用戶(hù)提供有針對(duì)性的決策支持服務(wù)方案,提升大數(shù)據(jù)聯(lián)盟決策層級(jí)數(shù)據(jù)聚合服務(wù)的效果??赏貙W(xué)是以蔡文為首提出的一門(mén)運(yùn)用形式化的模型,分析事物拓展可能性的新學(xué)科,鑒于其對(duì)多主體協(xié)同服務(wù)過(guò)程中矛盾問(wèn)題的良好解析[5]。在識(shí)別用戶(hù)核心需求的基礎(chǔ)上,引入可拓理論構(gòu)建大數(shù)據(jù)聯(lián)盟的可拓服務(wù)模型。
構(gòu)建步驟分為三步:
第一步界定矛盾問(wèn)題,大數(shù)據(jù)聯(lián)盟用戶(hù)需求和服務(wù)供給失衡矛盾,成為制約大數(shù)據(jù)聯(lián)盟健康有序發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。在決策層級(jí)數(shù)據(jù)聚合服務(wù)過(guò)程中,大數(shù)據(jù)聯(lián)盟為用戶(hù)提供的不再是單純的產(chǎn)品,也不是純粹的服務(wù),而是富有創(chuàng)造性地將產(chǎn)品與服務(wù)整合在一起的決策支持服務(wù)解決方案。比如在我們所研究的禁毒宣傳教育方向上,第一步就是要對(duì)禁毒宣傳教育中每一塊需要注意的問(wèn)題分類(lèi),制作相應(yīng)的模塊使虛擬現(xiàn)實(shí)教育場(chǎng)景精準(zhǔn)地適應(yīng)巨大數(shù)量的目標(biāo)對(duì)象人群。
第二步針對(duì)問(wèn)題,以大數(shù)據(jù)聯(lián)盟服務(wù)架構(gòu)為依托,運(yùn)用可拓思維,根據(jù)成員企業(yè)合作中的業(yè)務(wù)關(guān)系,建立大數(shù)據(jù)聯(lián)盟的物元、事元和關(guān)系元。根據(jù)物元的定義,以事物“禁毒宣傳” N 為對(duì)象、 C為禁毒宣傳教育平臺(tái)特征、 N 關(guān)于 C 的量值 V 構(gòu)成的有序三元組。在本研究中具體應(yīng)用就是將虛擬場(chǎng)景分為四個(gè)模塊,分別為:劇情模塊、背景模塊、毒品模型模塊、法律知識(shí)模塊。在不同模塊中創(chuàng)建素材。
第三步,將服務(wù)模塊基元依據(jù)用戶(hù)的核心需求進(jìn)行可拓變換,以實(shí)現(xiàn)服務(wù)內(nèi)容合并、增添、刪減以及擴(kuò)散,形成可拓服務(wù)方案。接下來(lái)我們把把場(chǎng)景中所需要運(yùn)用到的人物、事件、地點(diǎn)等不同的素材模塊,運(yùn)用人工智能智能組合符合禁毒宣傳教育目標(biāo)的組合場(chǎng)景,使AR/VR 技術(shù)教育場(chǎng)景精準(zhǔn)地適應(yīng)巨大數(shù)量的目標(biāo)對(duì)象人群,從而使AR/VR 技術(shù)在禁毒宣傳教育中實(shí)現(xiàn)科學(xué)化、精準(zhǔn)化的目標(biāo)。
3.2.4 遞歸
遞歸就是在運(yùn)行的過(guò)程中調(diào)用自己。將禁毒信息情報(bào)源的規(guī)則推理和案例推理得出的結(jié)果轉(zhuǎn)化問(wèn)題不斷歸納簡(jiǎn)化至每一個(gè)素材規(guī)定的屬性的基本情況,選擇滿(mǎn)足條件的邊界條件遞歸前進(jìn),反之返回。同時(shí)不斷地計(jì)算在每一個(gè)模塊中,虛擬現(xiàn)實(shí)的素材是否符合禁毒信息情報(bào)源和調(diào)查問(wèn)卷實(shí)施調(diào)查的結(jié)果或者其他材料所推理出來(lái)的素材的每一個(gè)屬性指定或計(jì)算的權(quán)值,當(dāng)遞歸結(jié)果符合權(quán)值時(shí),結(jié)束遞歸。直至所有模塊遞歸結(jié)束后,達(dá)到所需教育目標(biāo)的全部目的,得到各素材模塊組合而成的完整虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景。
隨著5G 時(shí)代的到來(lái),5G 網(wǎng)絡(luò)以其超大帶寬、超低時(shí)延、海量連接、超高可靠性的特性,為VR/AR 技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),AR/VR 技術(shù)所需要的超高分辨率、全視角等技術(shù)瓶頸都有望突破。AR/VR 技術(shù)的衍生為社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展帶來(lái)了全新機(jī)遇,并以其自身獨(dú)特優(yōu)勢(shì),快速進(jìn)入了禁毒宣傳教育形態(tài),即事件場(chǎng)景還原性與體驗(yàn)性較高。而AR/VR 技術(shù)在教育形態(tài)中的快速普及,在很大程度上突破了宣傳教育傳播模式。基于 AR/VR的禁毒宣傳,豐富并多元化了媒介技術(shù)在禁毒宣傳教育中的應(yīng)用模式,并對(duì)既有宣傳形態(tài)形成了直接性的積極影響。AR/VR 技術(shù)出現(xiàn)前,禁毒宣傳教育都是平面化的,也就是所謂的二維模式,而AR/VR 技術(shù)出現(xiàn)后,基于新型媒介與技術(shù),打破了二維模式局限,其既能夠全方位立體化呈現(xiàn)現(xiàn)象實(shí)際狀況,也即三維模式,又能夠基于 AR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的有機(jī)重合,從而以多維模式展示,把場(chǎng)景立體化直觀反饋給用戶(hù),生成在現(xiàn)場(chǎng)親身體驗(yàn)事件的切實(shí)感受,以此轉(zhuǎn)變?yōu)槌两街鲃?dòng)體驗(yàn)。
總之,隨著 AR/VR 技術(shù)衍生,突破了傳統(tǒng)禁毒宣傳教育的傳播模式,實(shí)現(xiàn)了文字與視頻傳播向場(chǎng)景與體驗(yàn)傳播的轉(zhuǎn)變。此外,AR/VR 技術(shù)還具備多感官全面參與以及聯(lián)動(dòng)性。通過(guò)研究表明,此傳播模式的實(shí)用價(jià)值良好,值得大力推廣與應(yīng)用。對(duì)此,禁毒教育宣傳傳播模式應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際情況適應(yīng)AR/VR 技術(shù)形態(tài)發(fā)展需求,在傳播內(nèi)容宣傳教育的時(shí)候,通過(guò)視覺(jué)化多維場(chǎng)景角度,充分掌握AR/VR 技術(shù)創(chuàng)造的真實(shí)性,確保AR/VR 在禁毒等各方面宣傳教育業(yè)態(tài)的順利穩(wěn)定發(fā)展[6]。