虚拟已经逐渐成为我们生活的一部分，但同时，人们也希望虚拟世界的产品能够更加真实，与虚拟的互动更加实在。因此，有很多科学家也在为这种“真实”不断努力，为的就是不断提高人们与虚拟世界的互动体验。
美国麻省理工学院媒体实验室触摸媒体小组开发的“inFORM”动态显示器。
▲LUMEN可变形表面
麻省理工学院触摸媒体小组供图
■本报记者 马佳
当虚拟充斥了我们的生活，让虚拟也变得“实实在在”很可能成为新的潮流。美国麻省理工学院媒体实验室触摸媒体小组（Tangible Media Group）正在为虚拟与现实之间建立更加紧密的联系。
美国物理学家组织网11月14日报道了该小组开发的一种名为新型“inFORM”的动态显示器，这种可变形的表面能让用户以触摸的方式与数字信息互动。inFORM本身还可以与周围的物理世界互动，比如移动桌上的物体，而在视频会议中，远程参会者还可以通过inFORM与现场的人进行身体互动，从而增加真实的会场感。
《中国科学报》记者通过邮件采访了触摸媒体小组的成员丹尼尔·雷森格尔（Daniel Leithinger），他向记者讲述了他们的发明。
人与数字信息互动
inFORM由900个长方体条形针——Pin组成，在表面形成一个30×30正方型网格作为输出设备，每一个条形物底部都与一个电动机相连，最终通过USB接口与电脑主机相连接。这些可以根据指令移动的条形物，就是虚拟化数字信息实体化的终端。
在这个表面的上方还安装了投影仪，可以通过色彩渲染变形的显示器以及凹凸的深度。通过数字控制，inFORM可以将数字信息在显示器表面呈现实体的物体形态，因此，它不仅仅是一个形状显示器，还是一个变形表面。
雷森格尔告诉《中国科学报》记者，当电脑发送一个形状的指令，动态显示器可以通过变形建立三维模型。与虚拟三维模型不同的是，这个三维模型是实实在在可触摸到的。
此外，通过传感摄像头，动态显示器还可以直接模拟人的手势，在变形表面上形成人手的形状，并随意移动表面上放置的物体。
在给《中国科学报》记者展示的一个视频当中，雷森格尔站在摄像头后面，双手模拟移动一个球形物体，而此时，变形表面通过条形物的升降变形出手形，并随意移动上面放置的一个球形物体。同时，雷森格尔通过一个屏幕可以观察到变形表面的工作情况。
视频中所呈现的，也是研究小组希望能够更多观察到的问题，比如通过条形物的变化，如何控制被动物体；实验中的球形物体，怎样能够让它朝着一个方向或者反方向滚动、下滑、旋转等等。
这项发明源于该研究小组在1997年提出的“可触摸用户界面”（TUI）概念，与传统的“图形用户界面”（GUI）相比，可触摸用户界面能在物理空间将数字信息实体化，让人们与数字世界直接互动，而图形用户界面则基于不可触摸的像素。
应用领域广泛
“我们相信，在进一步的发展中，inFORM将适用于多个领域。”雷森格尔告诉《中国科学报》记者。
与许多其他驱动或变形界面相比，inFORM形状显示器允许更通用的变形，因此对于科学家和工程师是一种理想化的研究平台。雷森格尔说：“目前这项技术已经取得了一些明显的进步，比如分辨率在提高，可以嵌入图形，自由度提高并且能够建立小型虚拟物体的实体。”
但是，研究组并不打算停留在这一阶段，他们的目标领域更加广泛。
比如地理空间数据，地图、地理信息系统、地形模型和建筑模型等。城市规划者或者建筑师可以看到实体化的三维设计，更好理解、分享和探讨他们的设计。目前，触摸媒体小组正在致力于这方面的应用研究，并且正在和麻省理工学院的一个城市规划研究组合作。
研究人员认为，未来甚至还可将这种动态显示器应用于医疗领域，比如外科手术模拟、CT扫描等等。还有设备交互，以及操纵三维可视化的物理对象。
此外，未来inFORM还可以用来远距离复制物体，甚至使用3D数据复制城市地图。这也许意味着，有朝一日，人们可以坐在书桌前绕着微型地图进行一次模拟旅行。
“我们更加感兴趣的是这种动态物理形状怎样改变我们每天与数字信息互动的体验，以及远程与他人互动的经验。”雷森格尔表示。
自动变形的新材料
目前，inFORM的体形还比较大，雷森格尔告诉《中国科学报》记者，他们希望在未来的发展中，inFORM的体形能够缩小。
实际上，目前致力于这种动态、可变形表面研究的还有其他一些研究组。
雷森格尔举例说，一个叫作LUMEN的可变形表面，体形就更加小巧。“LUMEN证明了显示和驱动如何能内嵌入更小的形态中。”
LUMEN的像素比较低，表面是13×13圆点组成的方形网格，不过，每根圆柱条形针均可以自己发光。用户可以直接通过触摸表面的方式，建立简单的三维模型。
同inFORM项目一样，LUMEN也旨在使用户与显示器之间直接产生互动。
“可触摸用户界面”受到硬件“原子”的限制，在实时改变物理目标的形状和性质时，会与数字模型出现差异。2012年，MIT媒体实验室负责人、博士生导师石井裕提出了“基本原子界面”（Radical Atoms）的概念，解决了差异的难题，在未来的互动视界，所有数字信息都可以完全以物质的形式表现出来，与人们直接互动。
“基本原子界面正是inFORM项目的指导思想。”雷森格尔表示。
研究组认为，基本原子界面带来了一次飞跃。这一概念假设一种新一代的材料可以更加生动地变形，成为在屏幕上可重构的像素。通过计算可以变化并且可重构的材料以数字模型为基础，双向耦合，这样就可以通过武力变形实时反映数字信息，反之亦然。
研究组认为，基本原子界面将是未来用户互动的新材料，“我们将不再想如何设计界面，而是界面自己来完成，因此我们称它为‘材料用户界面’”。
《中国科学报》 (2013-12-06 第12版 新知)
