“5G+VR”在醫(yī)療、教育、電子競(jìng)技行業(yè)的發(fā)展研究＊

相強(qiáng)宇，王華本

（安徽新華學(xué)院大數(shù)據(jù)與人工智能學(xué)院，安徽 合肥 230088）

VR 一詞來(lái)源于英語(yǔ)中Virtual Reality，借助計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)及接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成可交互的、并可以在三維環(huán)境中保證沉浸感的服務(wù)。5G 是指第5代移動(dòng)通信技術(shù)，由于5G 服務(wù)方式的改變，在5G 網(wǎng)絡(luò)下可以維持網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定和高帶寬等特性，并且還可以帶來(lái)極低的網(wǎng)絡(luò)延遲和極高的上下行速度。如何在5G 網(wǎng)絡(luò)的加持下推動(dòng)VR 技術(shù)的革新以及圍繞VR 打造的新興產(chǎn)業(yè)目前已經(jīng)成為科技領(lǐng)域的一大新熱點(diǎn)。本文的目的就是探究VR 在醫(yī)療、教育、電子競(jìng)技等行業(yè)中的發(fā)展，驗(yàn)證VR 數(shù)字化應(yīng)用的可操作性，試圖為該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考。

1 5G 加持下VR 的革新

1.1 5G 技術(shù)如何推動(dòng)VR 產(chǎn)業(yè)的縱向發(fā)展

在4G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，由于網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定、低帶寬、網(wǎng)速低等原因，不能協(xié)助VR 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，因此VR 的發(fā)展也長(zhǎng)期處于緩慢前進(jìn)的狀態(tài)。然而5G 技術(shù)給VR 產(chǎn)業(yè)注入了巨大的活力，因其具有高速率、大容量、低延時(shí)等特性，這幾乎解決了此前4G 時(shí)代VR 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。5G 產(chǎn)業(yè)相關(guān)的配套設(shè)施發(fā)展也較為完善，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、云盤(pán)等都為VR 提供了良好的條件[1]。大數(shù)據(jù)分析可以解決VR 產(chǎn)業(yè)的用戶(hù)分析和用戶(hù)畫(huà)像問(wèn)題，引領(lǐng)VR 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向；云計(jì)算可以將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行處理，減少本地設(shè)備的運(yùn)算量，并通過(guò)5G 極高的下行速度將數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)奖镜?；云盤(pán)可以存儲(chǔ)用戶(hù)的數(shù)據(jù)，使用戶(hù)不必為額外的存儲(chǔ)設(shè)備買(mǎi)單。因此可以將VR 設(shè)備做得更輕更薄，降低VR 產(chǎn)品硬件的價(jià)格，提高用戶(hù)的體驗(yàn)感受。

1.2 VR 產(chǎn)業(yè)前景分析

根據(jù)《IDC 全球增強(qiáng)與虛擬現(xiàn)實(shí)支出指南》可以得知，2019—2020 年度，全世界AR/VR（增強(qiáng)與虛擬現(xiàn)實(shí)）市場(chǎng)消費(fèi)總量將達(dá)到188 億美元[2]，與上年相比，同比增長(zhǎng)率約為78.5%，AR/VR 的相關(guān)產(chǎn)品與服務(wù)配套設(shè)施的具體投資也將繼續(xù)保持較高的增速，預(yù)測(cè)在2018—2023 年度內(nèi)，年均增長(zhǎng)率比值將達(dá)到77.0%。從地理維度來(lái)看，虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新一輪爆發(fā)期，在2022 年世界VR 產(chǎn)業(yè)大會(huì)上，中國(guó)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院指出2025年國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)市場(chǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望超過(guò)2 500 億元，彼時(shí)中國(guó)將會(huì)成為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)消費(fèi)規(guī)模排名第一的國(guó)家。

根據(jù)2022 年中國(guó)各行業(yè)部門(mén)AR/VR 支出規(guī)模預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，2022 年中國(guó)各行業(yè)部門(mén)AR/VR 支出規(guī)模中占比最大的是消費(fèi)者部門(mén)，主要原因在于中國(guó)擁有全世界最大消費(fèi)人口及僅次于美國(guó)的第二大市場(chǎng)消費(fèi)規(guī)模，各個(gè)VR 公司的商業(yè)布局也都將圍繞中國(guó)開(kāi)展，這也將會(huì)使國(guó)內(nèi)的VR 產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，從某些方面來(lái)說(shuō)這將會(huì)極大地促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的配套發(fā)展；占比規(guī)模次之的是分銷(xiāo)與服務(wù)部門(mén)，中國(guó)擁有最全的產(chǎn)業(yè)鏈配套設(shè)施，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，并且服務(wù)行業(yè)有巨大的發(fā)展?jié)摿?，這些都使其在VR 行業(yè)占有一定的地位；占比規(guī)模位列第三和第四的行業(yè)為金融業(yè)和公共部門(mén)，如今的VR 產(chǎn)業(yè)被認(rèn)為是下一個(gè)引領(lǐng)潮流的新興產(chǎn)業(yè)，金融行業(yè)也對(duì)該產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展表示了肯定，相關(guān)VR 公司的融資也相對(duì)容易，各類(lèi)投資也紛至沓來(lái)，公共部門(mén)的服務(wù)顯示屏和自助服務(wù)器也紛紛采用VR 產(chǎn)品來(lái)提升公共服務(wù)的質(zhì)量，這都將會(huì)增加VR 技術(shù)支出的比例；再其次便是制造與能源部門(mén)，以及基礎(chǔ)建設(shè)部門(mén)，中國(guó)作為基建大國(guó)，每年在基建方面的投入是巨大的。

2 VR 市場(chǎng)產(chǎn)品動(dòng)向分析

2.1 華為等國(guó)際廠商紛紛布局VR 產(chǎn)業(yè)

華為于2021-11-17 發(fā)布HUAWEI VR Glass 6 游戲套裝，這是華為布局VR 產(chǎn)業(yè)的最新產(chǎn)品，該產(chǎn)品設(shè)計(jì)極具現(xiàn)代感，質(zhì)量?jī)H188 g，打破了以往VR 眼鏡笨重的缺點(diǎn)。該產(chǎn)品主攻虛擬游戲，提供配套的游戲手柄，當(dāng)手柄與眼鏡近距離時(shí)即可自動(dòng)連接，華為最新一代頭部雙目式定位系統(tǒng)配合手柄環(huán)裝感應(yīng)器，可實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)精準(zhǔn)定位和大范圍動(dòng)作捕捉，讓使用者在游戲場(chǎng)景中有身臨其境之感。

蘋(píng)果公司也重金砸入VR 產(chǎn)業(yè)，蘋(píng)果公司由于進(jìn)入VR 行業(yè)導(dǎo)致相關(guān)產(chǎn)業(yè)股價(jià)暴漲，且預(yù)計(jì)于2023 年發(fā)布MR 產(chǎn)品，美國(guó)專(zhuān)利局發(fā)布了3 項(xiàng)蘋(píng)果專(zhuān)利，分別涉及可應(yīng)用于AR/VR 的眼球追蹤、手勢(shì)追蹤技術(shù)。據(jù)悉，第一項(xiàng)專(zhuān)利通過(guò)3D 映射技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)眼球和手勢(shì)的追蹤，而另外2 項(xiàng)專(zhuān)利則主要應(yīng)用于AR/VR 眼鏡的眼球追蹤應(yīng)用場(chǎng)景。

三星是早期涉足VR 領(lǐng)域的公司之一，其最早于2016 年11 月發(fā)布了旗下最早的VR 產(chǎn)品——Gear VR。三星公司創(chuàng)新性地將其命名為“創(chuàng)新者版”，但受限于當(dāng)時(shí)的產(chǎn)業(yè)內(nèi)配套發(fā)展尚未完善，軟硬件結(jié)合的較差，并且在其應(yīng)用的場(chǎng)景中多數(shù)為模擬演示的技術(shù)，相關(guān)技術(shù)并沒(méi)有真正落地。由于種種原因，三星最終決定關(guān)停Gear VR 平臺(tái)，因?yàn)槠錄](méi)有完成向公眾傳達(dá)這一興新技術(shù)的宣傳目的，并且VR 行業(yè)也沒(méi)有像三星所預(yù)期的那樣會(huì)帶來(lái)新的產(chǎn)業(yè)革命。

2.2 VR 產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)＠闆r

IPRdaily 發(fā)布了2020 年以來(lái)的VR/AR 全球發(fā)明專(zhuān)利排行榜TOP100。排行榜顯示專(zhuān)利數(shù)量前5 的企業(yè)分別是三星、騰訊、百度、索尼、OPPO。在這一榜單上也出現(xiàn)了不少?lài)?guó)內(nèi)的大學(xué)機(jī)構(gòu)，如清華大學(xué)就以1 052 項(xiàng)專(zhuān)利排名第21。2021-11-18，張家界在武陵源區(qū)大數(shù)據(jù)中心建立元宇宙中心，自此，張家界成為全國(guó)首個(gè)設(shè)立元宇宙研究中心的景區(qū)。

3 VR 在遠(yuǎn)程醫(yī)療方面的場(chǎng)景化分析

遠(yuǎn)程醫(yī)療這個(gè)概念最早于20 世紀(jì)80 年代在美國(guó)被首次提出，美國(guó)的得州理工大學(xué)醫(yī)療科學(xué)中心是最早試運(yùn)行遠(yuǎn)程醫(yī)療項(xiàng)目的科學(xué)性研究機(jī)構(gòu)，并且在政府的資助下建立了遠(yuǎn)程醫(yī)療中心，該研究機(jī)構(gòu)設(shè)立遠(yuǎn)程醫(yī)療的目的便是為得州地處偏僻的鄉(xiāng)村居民提供醫(yī)療服務(wù)，遠(yuǎn)程醫(yī)療后續(xù)遍布整個(gè)美國(guó)，取得了較為理想的預(yù)期效果。此后遠(yuǎn)程醫(yī)療的概念便傳入了歐洲，經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間的驗(yàn)證，進(jìn)而被全世界的國(guó)家所關(guān)注。

中國(guó)的遠(yuǎn)程醫(yī)療起步較晚，但由于國(guó)家大力支持遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展，并且頒布了相應(yīng)的政策，目前正按照相關(guān)政策有序發(fā)展[3]。

遠(yuǎn)程醫(yī)療設(shè)置的初衷是為了改善中國(guó)醫(yī)療資源分布不均衡的問(wèn)題，基于降低普通患者的就醫(yī)成本及提高其就醫(yī)質(zhì)量的目的，遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展開(kāi)辟了一條全新的醫(yī)療道路。假設(shè)一名患者得了一種在當(dāng)?shù)夭荒艽_診的疾病，可以通過(guò)VR 產(chǎn)品掃描檢查報(bào)告及其身體信息，將數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)礁訖?quán)威的醫(yī)院作出診斷。借助使用5G 的VR 設(shè)備，醫(yī)生就可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)地進(jìn)行手術(shù)，這樣可足不出戶(hù)也可享受優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療資源。上述的例子在中國(guó)已有相關(guān)的試點(diǎn)工作，等VR 行業(yè)得到充足的發(fā)展后，這樣的治療方法將更加普遍。

3.1 VR 技術(shù)與教育結(jié)合

目前中國(guó)大學(xué)的分工很明確，既有面向產(chǎn)業(yè)結(jié)合的應(yīng)用型大學(xué)，也有針對(duì)基礎(chǔ)學(xué)科深耕的綜合性大學(xué)，性質(zhì)不同的大學(xué)對(duì)于學(xué)生的培養(yǎng)目的也不盡相同[4]。應(yīng)用型大學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，以滿(mǎn)足職場(chǎng)對(duì)他們的要求，因此需要掌握很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)的操作和實(shí)踐能力。然而在現(xiàn)實(shí)中，當(dāng)面對(duì)枯燥且理論性強(qiáng)的知識(shí)時(shí)，因具有較深的抽象性，學(xué)生們很難將其中的理念完整地理解并消化，這就需要進(jìn)行手動(dòng)操作和實(shí)踐來(lái)加深理解。

某大學(xué)學(xué)生能力分析雷達(dá)多邊形圖數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生在閱讀能力方面得分為75 分、理解能力為55 分、實(shí)踐能力為60 分、動(dòng)手能力為50 分，掌握能力和應(yīng)用能力分別為40 分和45 分。這些明顯的“能力偏科”問(wèn)題說(shuō)明了學(xué)生很難通過(guò)枯燥的書(shū)面知識(shí)將理論和實(shí)踐相結(jié)合。

借助VR 教學(xué)，可以將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合。VR 可以帶來(lái)三維的視覺(jué)，近似達(dá)到現(xiàn)實(shí)操作的體驗(yàn)。以計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)課“數(shù)字邏輯電路”為例，這是抽象性與理論性結(jié)合的較深的一門(mén)課程，要求學(xué)生在掌握各種門(mén)電路功能的基礎(chǔ)上，還要編程、仿真、調(diào)試、下板，并最終在FPGA 電路板上實(shí)現(xiàn)具有某種功能的程序。然而學(xué)生對(duì)于門(mén)電路的認(rèn)知僅限于其符號(hào)表達(dá)方式及功能闡述，對(duì)于更深層次的電路圖的模擬更是一頭霧水。如2 選1 多路選擇器為數(shù)據(jù)選擇器，由2 個(gè)信號(hào)輸入端、1 個(gè)選擇控制端和1 個(gè)數(shù)據(jù)輸出端組成，屬于FPGA 內(nèi)部的資源，多用做內(nèi)部信號(hào)的選通。2 選1 多路選擇器可通過(guò)級(jí)聯(lián)生成更大的多路選擇器。通過(guò)VR 進(jìn)行教學(xué)，在解釋每一個(gè)門(mén)電路時(shí)都可以將清晰的三維圖、引腳的連接、電路圖的設(shè)計(jì)展現(xiàn)出來(lái)。

3.2 VR 催生的虛擬現(xiàn)實(shí)游戲

從最早的現(xiàn)實(shí)游戲“老鷹抓小雞”“跳舞機(jī)”，再到按鍵手機(jī)時(shí)代的“俄羅斯方塊”“貪吃蛇”，進(jìn)而到智能手機(jī)時(shí)代的“王者榮耀”“和平精英”，游戲行業(yè)的發(fā)展似乎也遇到了瓶頸，然而現(xiàn)在游戲廠商發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的戰(zhàn)場(chǎng)，即VR 虛擬現(xiàn)實(shí)游戲，從二維游戲轉(zhuǎn)向更能使人有沉浸感的三維游戲。

VR 游戲從游戲體驗(yàn)的代入感、沉浸感、真實(shí)感都是傳統(tǒng)的二維游戲不能相比的[5]，在5G 網(wǎng)絡(luò)的加持下，用戶(hù)可以無(wú)感地從云端加載游戲，計(jì)算工作將交由云端服務(wù)器處理，相較于傳統(tǒng)的二維游戲受限于設(shè)備的處理速度及散熱能力，VR 游戲可以減少本地計(jì)算器的負(fù)載，降低設(shè)備發(fā)熱量，用戶(hù)的體驗(yàn)感也隨之提升。

2021 年，F(xiàn)acebook 的創(chuàng)始人扎克伯格宣布公司改名為“Meta”，全面進(jìn)軍“元宇宙”時(shí)代，這種虛擬世界也需要VR 設(shè)備的加持，設(shè)想將來(lái)有一天人類(lèi)的所有數(shù)據(jù)都能被上傳到云端，即使足不出戶(hù)也可以與朋友一起在云端通過(guò)VR 設(shè)備暢游，這也可以稱(chēng)為一種變相的游戲。

在安徽蚌埠，中國(guó)移動(dòng)安徽分公司開(kāi)展了一項(xiàng)特別的“服務(wù)體驗(yàn)官活動(dòng)”。該活動(dòng)邀請(qǐng)了學(xué)生、上班族等不同的群體走進(jìn)中國(guó)移動(dòng)打造的“‘5G+VR’智慧體驗(yàn)館”，體驗(yàn)了VR 太空艙、VR 眼鏡及VR 自行車(chē)等VR 產(chǎn)品。廣大用戶(hù)通過(guò)切身體驗(yàn)這種前沿科技產(chǎn)品，感受到了虛擬世界的魅力，這也側(cè)面說(shuō)明了大眾對(duì)VR 技術(shù)的接受度很高，VR 產(chǎn)品有著巨大的前景市場(chǎng)等待發(fā)掘。

4 結(jié)束語(yǔ)

5G 網(wǎng)絡(luò)的普及給VR 行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇。在此之下，教育的形式已經(jīng)不僅局限于課堂的教學(xué)，課堂之外的擴(kuò)展也將得到充足的保障；醫(yī)療系統(tǒng)將會(huì)借力VR 以增強(qiáng)遠(yuǎn)程醫(yī)療的可能性，中國(guó)的醫(yī)療資源將會(huì)得到更均勻的分配；游戲行業(yè)也將因?yàn)閂R 游戲的登場(chǎng)而迎來(lái)新的變革。在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，VR 將可能會(huì)存在于人類(lèi)生活起居的各個(gè)方面，VR 的應(yīng)用場(chǎng)景也不只會(huì)局限在教學(xué)、醫(yī)療、電子游戲等行業(yè)。“5G+VR”數(shù)字化應(yīng)用的發(fā)展將開(kāi)辟一條新的科技賽道。