让虚拟照进现实

February 11, 2010 | 1 Comment

(本文发表在《软件世界》2010年2月号)

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当你坐在电脑前,抄下Google地图和大众点评网上关于周末聚餐地点的信息时,可曾想过这种互联网+“小纸片”的落后信息获取方式,将很快被一种新的技术取代。

过去数十年中,全世界的大学和科研院所一直在进行关于这项技术的研究。而其真正进入大众的视野,却不过是最近1、2年的事。去年夏天,它几乎在一瞬间成为与当年的Web 2.0一样流行的词汇,频繁出现在国外媒体、技术博客,以及硅谷科技新锐和风险投资家的聚会上。这项技术具有的商业前景,甚至将撼动谷歌这样的互联网广告霸主。

这项被CNN认为将在2010年改变互联网发展趋势的技术,就是增强现实(Augmented Reality)。

透视现实世界的手机软件

SPRXmobile公司CEO范德克莱恩漫步在阿姆斯特丹街头。他不时掏出自己的Android手机,对着路边的景物拍摄一番。与普通观光客不同,范德克莱恩并非在摄影留念,而是在测试这家荷兰创业公司刚刚开发出的一款软件,Layar。

2009年6月,作为“全球首款增强现实手机浏览器”进入媒体视野的Layar,引起了评论家与技术爱好者们的广泛关注。这款运行在Android手机上的小软件,能向用户展示带有各种附加信息的周边环境真实图像。用户只需要将手机的摄像头对准周围的建筑物或者开放空间,就能在手机屏幕下方看到与之相关的现实数据,其中包括房屋出租、餐馆打折、招聘启事以及ATM位置等实用信息。

虽然在发布之初,Layar的使用范围仅限于荷兰,但这款软件很快就获得了全世界各大互联网服务提供商的支持,包括美国最大的商铺点评网站Yelp、房地产搜索引擎Trulia,以及Twitter和维基百科。这一切,完全得益于去年7月SPRXmobile公司围绕Layar推出的开放平台计划。随着第三方API的发布,互联网服务商们争相将在Layar平台上构建自己的数据层(Layar这个名称,本身就与层的英文单词layer谐音),而Layar软件自身的功能也因此变得更加丰富。

除了Layar之外,Android手机上还有一款表现同样出色的增强现实软件,那就是采用维基模式,依靠用户生成内容(UGC)来标注世界的Wikitude。

奥地利创业公司Mobizily开发的Wikitude世界浏览器,前身是一款增强现实旅行指南软件。这款软件的初衷是为全世界背包客建立一个手机上的虚拟旅行手册,帮助用户自行标注、分享现实世界中的景点,并通过手机上的Wikitude软件查阅其他用户提供的相关景点描述。

虽然采用了与Layar类似的增强现实技术,但在运作模式上,Wikitude的商业色彩要淡很多。Layar上的数据,多来自各种商业公司。而Wikitude中所有景点信息主要由用户提供,并通过维基模式来维护。在Wikitude.me网站上,用户可以使用自己的Google、Yahoo!、Twitter或是OpenID帐号登录并提交新的注释内容,降低了产生内容的门槛。2009年10月,Wikitude手机软件上已经包括了全球37万个主要景点的信息。

虽然Layar和Wikitude是最近几个月硅谷增强现实应用领域的话题中心,但它们距离市场成功,似乎还有很长一段路。而在东方的日本,有一款增强现实浏览器产品,正在迅速被市场接受。这款名为“Sekai像机”的软件,为用户提供了更加细腻的操控界面,甚至可以感知摄像头与地面形成的角度。2008年,尚在研制阶段的Sekai像机,就获得了年度“TechCrunch 50”创新大奖。2009年9月在日本正式发布后,Sekai像机短短4天内就被安装到日本国内超过一成的iPhone手机上,并被苹果日本公司评为2009年度最佳应用。

增强现实的 前世今生

以Layar、Wikitude和Sekai像机为代表的手机增强现实软件产品,并非横空出世。尽管目前增强现实领域中最具影响力的产品都来自欧洲与日本,但增强现实这个概念,却是由美国波音公司科学家托马斯·考德尔博士于1990年提出的。事实上,关于这项技术的研究在实验室里已经进行了数十年,并早已应用在军事领域内的一些产品,如战斗机飞行员使用的头盔显示器上。

学术界对增强现实有一个清晰定义,那就是通过电脑将虚拟信息应用到真实世界,真实环境和虚拟物体实时的叠加到同一个画面,共同存在。增强现实提供了传统情况下,人类无法感知的周边环境信息,比如邻近建筑物中正在进行的活动。而这些信息的获得,有助于用户与周围环境之间的互动。

长期以来,增强现实技术大规模民用面临的主要障碍,就是硬件成本偏高以及提供的用户价值不明显。如今,随着3G业务和以Android、iPhone 3GS为代表的高端智能手机在全世界范围内的普及,增强现实应用的硬件基础已经逐渐具备。这也是过去一年内,大量增强现实应用软件不断涌现的原因。

增强现实技术的直接目的,是为现实世界中的景象附加特定的数据层。为实现这个目标,需要在用户界面中形成一个坐标系统,并将其与现实世界对应。因此,实现增强现实技术的硬件,必须能够探测用户所观察到环境的位置、高度、角度等信息。而在Android和iPhone 3GS这些智能手机平台上,环境数据的获得是通过内置的GPS、数字罗盘与加速器实现的。

一部手机在三维空间中的姿态,可以由一个“指纹”唯一确定。这个“指纹”包括三类数据:GPS坐标、数字罗盘确定的手机朝向,以及加速器给出的手机与地面角度。以Sekai像机为例,当用户为屏幕中的景物添加标注时,每个标注后面都会附加当时手机的姿态“指纹”。当其他用户通过手机摄像头观察周围景物时,Sekai像机将手机姿态与数据库中保存的“指纹”实时匹配,并返回命中的景物标注。这种设计,可以避免早期增强现实技术中对图像识别的依赖,从而大大降低手机平台的计算负担。

除了类似Sekai像机这样使用GPS、数字罗盘等感应器建立坐标系统的做法,增强现实还包括另外一类应用,这些应用通过外置的视觉标记来进行环境建模。这其中最著名的,当属GE三维奇境网站。在那里,用户可以通过在摄像头前展示一张印有二维码的白纸,调出通用电气公司的风力发电场动画。基于标记的增强现实技术使用范围非常广泛,目前已经产生的应用包括电子商务网站的虚拟试衣服务、美国邮政服务公司的包装箱尺寸确认服务等等。

尽管在互动广告等领域,基于标记的增强现实技术应用已经非常成熟,但硅谷的观察家们普遍认为,基于传感器的增强现实应用,特别是Layar这样的手机增强现实浏览器,才是真正撼动用户使用习惯的颠覆性创新。

15年前,网景浏览器为人们打开了一扇观察数字世界的窗口。今天,运行在高端智能手机平台上的增强现实浏览器,正起着同样的开创性作用。2009年,物理与数字世界的相互融合,是主导整个IT产业发展的大趋势。如果说,物联网概念的火爆,体现了人们把物理世界融入数字世界,提高决策和管理效率的愿望,那么增强现实浏览器正好反其道而行之,将数字世界带入物理世界,帮助人们全面掌握现实生活中的背景信息。

正如今天网络浏览器已成为人们的生活必备工具一样,在不久的将来,手机上运行的增强现实浏览器,会变得同样不可或缺。这些应用将带给人们新的生活方式,比如逛街时用手机扫视周围环境,人们可以发现最有吸引力的商场促销活动,或者读到其他顾客留下的商品推荐。这些改变中蕴藏的巨大市场机会和商业价值,决定了增强现实浏览器领域将迅速成为一个拥挤的商业竞技场。

增强现实的商业未来

在IT应用领域,距离消费者越近的产品,往往越具有商业价值,因为它们可以抢先拦截消费者的注意力。未来二十年中,在零售促销和本地商家推广方面,几乎可以断定没有比手机上的增强现实浏览器更强大有效的广告平台了。

当徘徊在商业街区的用户掏出手机,透过增强现实浏览器审视周围环境时,他们的行为表现出了明确的消费意图。此时增强现实浏览器界面上商家信息的出现次序、尺寸大小、色彩醒目程度、有无动画效果等因素,将直接影响用户下一步的消费决策。将符合用户潜在需求的产品服务推荐给他们,从而左右消费者的购买意图,正是今天的搜索引擎广告平台能够成为吸金利器的重要原因。搜索引擎的竞价排名模式,从本质上说就是向商家拍卖用户的注意力。而这种模式,增强现实浏览器几乎可以原样照搬。

去年12月21日,美国移动社交网络服务商Brightkite宣布推出全球第一款基于增强现实技术的广告服务,广告的投放对象就是Layar软件上的Brightkite数据层。虽然目前仅有百思买一家广告客户,但Brightkite这次实验性的尝试无疑揭开了网络广告时代新的一页。在广告业内人士看来,Brightkite的新型广告服务第一次让本地商家能够针对正在附近活动的潜在顾客投放广告,实现了网络广告投放的本地化。

随着今后几年增强现实技术的大范围普及,今天各种流行的广告形态,如搜索引擎广告、户外广告等等,都将受到不同程度的影响。但从整个广告产业来说,增强现实带来的更多是积极影响,因为它不仅催生出一个全新的广告空间,同时还服务了本地商家长期以来被忽略的网络广告投放需求。与目前本地商家主要采用的户外广告、报纸广告相比,增强现实广告服务在针对性、成本和投放方便等方面,具有极大的优势。而这,将是增强现实技术的重要商业价值所在。

对于增强现实浏览器这样一种本质上的广告平台来说,其最终的商业价值取决于平台的规模。也就是说,拥有最多用户的增强现实浏览器,将占据类似今天谷歌的市场地位。而排名前三之外的产品,几乎对市场不会产生任何影响力。

由于智能手机平台并不像桌面操作系统那样存在一家独大的局面,现有的手机和软件巨头还无法对这一新兴领域进行垄断,多款手机增强现实浏览器并存的局面将会持续一段时间。但在增强现实技术的市场培育阶段,各款产品之间的合作要多于竞争,这是因为数据丰富性对所有增强现实浏览器的早期推广都至关重要。不同增强现实产品之间的互操作性,将成为2010年增强现实行业内关注的热点。在各种增强现实浏览器之间共享数据,乃至在此基础上形成单一的增强现实内容网络,对增强现实技术的大规模普及而言,意义重大。

在这个问题上,目前增强现实浏览器阵营的领军者SPRXmobile公司表示,将积极推动整个增强现实应用领域的数据融合进程。2009年7月,包括SPRXmobile和Mobizily在内的8家增强现实技术公司共同组建了增强现实协会(Augmented Reality Consortium),来协调各成员公司间的技术合作,以及标准制定事宜。虽然这项工作同时面临着技术、商业、法律诸多方面的挑战,但仍然有理由期待,未来有一天,人们将可以像浏览今天的网页一样,通过不同的浏览器访问同一张增强现实数据网。而一刻,也将是增强现实领域产业整合的开始。

在欧洲、日本,以及美国硅谷引起阵阵喧嚣的增强现实技术,在中国还显得颇为沉寂。虽然国内学术界已经在这个领域积累了不少研究经验,但在商业化应用方面,产业界似乎尚未起步。物联网与增强现实,实为数字、物理世界融合一体之两面,我们没有理由厚此薄彼。相信随着增强现实应用巨大商业价值的逐渐展现,会有越来越多的相关商业化努力在国内出现。

(图片来源:http://www.flickr.com)

Sekai Camera是去年赢得TechCrunch50大奖的项目之一。它是一款由日本移动应用厂商Tonchidot开发的增强现实(Augmented Reality)软件,目前有iPhoneAndroid两个版本。

Sekai Camera让用户能够为地球上任何一个地方贴上文字或语音tag,而其他用户可以通过手机,在观看周围环境的事实图像时,同时获知这些信息。据悉,Sekai Camera的iPhone版今年夏天就能够在App Store上下载。

与前几天介绍的MIT媒体实验室“第六感”项目相比,Sekai Camera的技术成熟度更加接近商用。看了上面这段视频,大家可能都以为Sekai Camera使用了某种高深的图像识别技术。其实,它只用到了手机内置的GPS接收器,以及加速器和指南针两种传感器。

我们使用的任何一部手机,它在三维空间中的状态,可以由一个“指纹”唯一确定。这个“指纹”包括三类数据:GPS坐标、加速器给出的手机与地面角度,以及指南针确定的手机方向。当Sekai Camera用户标注tag时,每个tag后面都会附加当时手机的状态“指纹”,作为后来用户查询信息的键值。这样的设计,巧妙的绕开了类似应用对图像识别功能的依赖,对手机的CPU资源和通讯能力要求大大降低。

Sekai Camera这类的应用型创新,是日韩厂商们最擅长的。虽然技术上没有任何突破之处,但组合各种现有技术后产生的应用效果,却非常惊艳。我们国内的厂商,也完全可以在这个方向上有所作为。至少复制一下Sekai Camera的思路,并非难事。

目前,iPhone占据了美国智能手机网络访问量的50%,而Android也占了5%。随着iPhone、Android正式进军国内市场,整个手机产业被“iPhone化”已经不可避免。iPhone、Android这类高端手机内置的各种传感器,将成为今后大部分手机的标配。Sekai Camera这一类增强现实应用的普及,其硬件基础已经具备。

而3G网络的出现,则是这类应用进入国内市场的另一个推动力。

与美国甚至日韩的情况不同,国内IT行业内的市场领先者,更喜欢对现有产品进行小幅改进,也就是所谓的“增量式创新”(incremental innovation)。很多情况下,开拓性的工作往往由一些创业企业来完成。尽管保守型策略,可以让腾讯这样的公司稳健成长,但从全局来看,这也许会导致我们始终无缘世界领先的技术和产品。

增强现实技术的大规模商用,无疑是摆在我们面前的又一次机会。

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TED大会是世界范围内最具影响力的集会之一,名称来自technology、 entertainment和design三个词的首字母缩写。每年2、3月间,全球各个领域的杰出人物和知识精英汇聚美国加州,分享他们关于科技、社会、教育、文化、商业、艺术的思考和探索。

被邀请到 TED 大会现场做18分钟演讲的嘉宾,通常是某个领域的先驱和佼佼者,或者是为人类社会做出过杰出贡献的个人。2006年,尼葛洛庞帝曾在TED大会上发表了题为“The vision behind One Laptop Per Child”的演讲。而OLPC这一慈善项目,后来成为大受欢迎的电脑产品 – 上网本的前身。微软创始人Bill Gates、美国前总统Bill Clinton、前副总统Al Gore,都在TED大会上发过言。

今年二月份举行的TED 2009上,来自MIT媒体实验室的Pattie Maes教授介绍了他们正在进行的全新人机交互研究 – “第六感”计划。短短数分钟的演讲过程,不时被听众的掌声打断。在演讲最后,Maes向大家介绍了她的学生,一手设计、开发出“第六感”系统的Pranav Mistry,全场掌声经久不息。而完成这个有可能彻底改变未来人机交互方式的系统,Mistry只花了3个月时间。

简单说,“第六感”计划的目的,就是重新定义传统的人机交互界面。在“第六感”的系统原型中,键盘、鼠标、甚至屏幕,都消失不见。用户可以随时随地,在任何平面(墙面、桌面、地面、商品包装、书籍封面、手臂、别人的衣服等等)的帮助下,甚至在空气中,完成与电子设备的输入输出交互。

通过无线通讯、图像和手势识别这些技术,“第六感”系统将用户周围的事物,与互联网这个信息海洋无缝连接在一起。在“第六感”用户的眼中,现实世界中的每个人、每样物品、每幅风景,都有了全新的面貌。当他看到一本书,马上可以知道其他人对这本书的评价;当他看到一包纸巾,会得知里面的漂白粉过多;当他看到一个陌生人,会发现原来对方是同事的朋友的邻居。哈利波特中的魔法报纸、佛家的天眼通,种种奇思妙想在“第六感”系统的帮助下,可以迅速变成现实。

从信息技术的角度来看,人类社会今后二十年的发展,将是一个在计算设备帮助下,物理世界与虚拟世界高速融合的过程。“第二人生”这样物理向虚拟世界融合的尝试,虽然是一个可能的方向,但似乎并不会成为主流。毕竟,大家还没有做好活在“Matrix”中的心理准备。而虚拟向物理世界的融合,也就是所谓“Augmented Reality”,倒很有可能对人类社会产生重大的影响。学术界关于这方面的研究,目前正如火如荼的进行,“第六感”就是其中一个例子。

优比客认为,对于生活中的很多商品,我们早已习惯于目前的形式,而忘记了它们的本质。比如手表,其使用价值的实现,实际上完全不需要依赖于一个物化的形式。在“第六感”的介绍视频中,用户就可以通过一个手势,在手腕上瞬间制造出一只表。而类似这种使用价值完全可以被虚拟化的产品,我们的周围还有很多。这一块市场,也是“Augmented Reality”大有可为的地方。

而“Augmented Reality”技术,必将对未来的人际交往方式带来冲击。有了类似“第六感”系统的帮助,也许我们真的能够在碰到陌生人的那一瞬,了解他的前世今生。这样的世界,让人无限憧憬,但也暗藏些许恐惧。

随着物理与虚拟世界的不断融合,计算力大规模嵌入我们的生活,人类社会存在的信息不对称现象会迅速减弱。也许有一天,我们将面对一个商家与用户、人与人之间不得不坦诚相对的世界。不知道那时,物理世界中高速流动的巨量信息,将会把我们冲向何方?

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    计算机科学博士、可穿戴设备研究者、互联网创业者、商业评论人和风险投资人。曾共同创办海词,先后设立联想集团硅谷并购办公室和联想科技种子基金,负责百度在美国的开放创新业务,现管理硅谷多支科技创投基金。多次担任黑马大赛、Demo中国、教育部春晖杯、中国教育电视台《创赢未来》、硅谷SVIEF、UCAHP、MIT-CHIEF、GMIC G-Startup等创业大赛评委,同时也是科技部科技评估中心特聘专家、北京团市委青年创业导师、南京321创业人才引进计划评审委员。