時間:2023-02-09 06:27:53
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動畫在當前社會的發展中,在形式上很多情況不能滿足商業或藝術上的要求,這就要求動畫技術進行革新以滿足其需求。然而,虛擬現實技術就應運而生了,虛擬現實技術使動畫藝術在表現形式上更廣,甚至促進新興行業的產生。例如,虛擬三維仿真動畫游戲,建筑漫游交互可視化,模擬軍事、工業制作互動領域。
三、模擬真實環境,實時仿真交互
模擬真實環境主要是應用在商業中,早在加拿大,就已經投入運用了,即,在商業會議中,會議中的人員都不會到場,而是在家拿出手機或是電腦,進入一個虛擬的辦公環境中,大家都坐下來開會就好了。這樣就大大節省了資源。在虛擬的環境中每個模型的外形,進行真實的擬合,然后通過數據轉換成三維模型。比如,藍天白云花草樹木的模擬、虛擬現實主題公園真實模擬、真實的建筑場景等。
四、動畫藝術與虛擬現實技術的發展
動畫藝術的設計可以挖掘傳統文化中的元素。傳統文化經過幾千年的沉淀,所留下來的優秀文化大多是符合大眾口味,都有其獨特的藝術形式,吸引著各自的愛好群體。虛擬現實技術隨著科技的發展,也日益健壯,把動畫藝術融入到虛擬現實當中,其視感、觸覺可謂大為觀止。建筑行業中,為了把握市場趨勢,果斷啟用最新技術把握住了商機。虛擬現實技術甚至成了當今房地產行業綜合實力的象征與標志;工業生產中,虛擬現實技術給其帶來了便捷,提高了效率,更是減少了損失;在軍事模擬動畫中,給戰士充足的現場感覺,提升了培訓質量。
近年來,隨著經濟的快速發展,我國的城市化進程越來越快,許多公共環境需要進行設計,虛擬現實技術的運用能夠形成逼真的虛擬環境,以刺激公眾的聽覺、視覺、觸覺等感官,使公眾享受身臨其境的感覺,也能夠集中公眾的注意力,加深記憶和印象,增強環境藝術設計的畫面感。
2.虛擬現實技術可以減少費用損失
在建設一個重大工程之前,人們可以通過虛擬現實技術構建建筑的結構和圖形,為建設項目提供框架引導。設計人員根據虛擬圖的引導能夠更精確地設計圖紙、進行材料預算,從而減少不必要的損失,節省資金。
二、虛擬現實技術在環境藝術設計中的應用
1.應用虛擬現實技術彌補環境藝術設計的缺陷
在環境藝術設計的過程中常常會出現現實條件限制的情況,如場地缺乏、經費不足等,導致環境藝術設計不能正常進行。而虛擬現實技術可以模擬各種場景,彌補了環境藝術設計中的缺陷。
2.應用虛擬現實技術避免實際操作潛在的危險
在環境藝術設計中因為各種現實條件的限制和危險情況的存在,人們為了保障生命和健康安全往往不直接參與現實情境,進而不能親身體驗。虛擬現實技術的應用可以幫助人們模擬這些無法親自參與的情境,人們可以在這種模擬的環境下進行作業,既避免了潛在的危險,又得到了切實的感受。
3.應用虛擬現實技術打破空間和時間的限制
虛擬現實技術是一種超空間、超時間的技術,它可以打破空間和時間的限制,模擬任何一種場景,從巨大的宇宙天體到渺小的微塵粒子,從幾億年前到當今,設計人員都可以在模擬的環境中探索研究,打破了空間和時間的限制。如在研究恐龍時代時,由于恐龍在地球上已經銷聲匿跡,人們無從考證與研究,但是通過虛擬現實技術,人們可以模擬出恐龍生存的時代。人們置身其中,與恐龍零距離接觸,加快了對恐龍時代的研究進程。這種場景的模擬就是打破了時間和空間的限制,模擬出了人們想要的真實場景。
4.應用虛擬現實技術模擬環境藝術設計中需要的現實體系
因為現實條件的各種限制,環境藝術設計不能全部采用真實的環境來試驗和操作,它需要虛擬現實技術模擬出環境藝術需要的真實場景。虛擬現實技術可以模擬人物、動物、植物等,使設計者在一個人性化的環境中自然地交流和工作。如世界著名的西安天幕廣場,利用虛擬現實技術給觀者創造了一個大型天幕,人們在天幕之下仿佛置身在浩瀚的星空中,非常具有震撼力。這一場景的模擬淋漓盡致地發揮了虛擬現實技術的功能。
二、虛現實在室內設計的運用和發展目的
室內設計發展至今,已經有多種表現形式了,那么虛擬表現在室內設計中有一下幾個功能和目的:
1、充分的幫助設計師講解設計理念
在室內設計這專業出現之前,室內裝修都是以業主根據自己的欣賞水平和想象來施工的,這種方式只能以親自在現場知道工人去施工,所以也就沒有施工圖啊,設計方案之說,裝修功能也只局限于人類的居住需求。隨著社會發展才分工出設計師行業,也就有了方案和平面圖包括效果圖,伴隨著設計師和客戶交流也越來越多。但是在交流中客戶和設計師都有對方案的理解,那么就能使設計師更好的修改方案,也就能和施工人員對接施工,但是這種施工固然能解決設計問題,也能更好的和施工人員交流,但是還不能滿足設計師和客戶之間的交流,在這個發展過程中虛擬現實運用很好的彌補了室內設計的不足,能使設計師的方案更直接的和客戶交流對接,當然更加豐富了室內設計的表現手法。
2、在室內設計中優勢
近年來,虛擬設計在室內設計中作為一個獨立體系正在快速的發展,三維立體在虛擬現實中相比于傳統手繪中的優勢在于實際設計空間的真實尺寸體現。這種設計更加直觀的表達出設計師的效果,更加人性化和專業化,在設計過程中更加快捷、直觀、逼真。
3、靈感創作的來源
計算機更能反映空間的真實性,虛擬在空間的創作中,能把各種模型組合有利于激發設計師的創作潛能和再創作的靈感。在計算機創造中,各種模型有趣的組合,能使設計師找到源自大自然的設計,一切的設計來自大自然萬物,它能使設計師在面對計算機時消除疲勞,避免單調的工作,使設計師有更多的時間來找創作作品的靈感。
4、合理的展示平面布局
計算機處理數據的強大功能,室內設計的數據一般通過計算機數據處理得來的,像室內的平面圖的尺寸、標注等都可以用計算機處理得來的。傳統方式則需要設計師發費大量的人力物力來計算,而且沒有計算機那樣精準。現在計算機的處理大大節省了時間和人力成本。
三、虛擬現實技術在運用中的不足
1、時間成本更高
以往通過傳統方式手繪來與客戶交流,直接可以描繪出客戶的想法,而虛擬現實的制作方式則相對來說時間周期更長,也更加不好修改,在表現方式越來越多的情況下,手繪通常時間比較節省,而電腦制作的效果圖相對來說也比較短,而使用的虛擬現實技術來表現方案時,通常比較漫長的,而且也不容易修改,因此虛擬技術在現實運用中的時間成本比較高。
2、價格成本偏高
虛擬技術與傳統方式相比較的價格偏高由多方面的成本因素的,首先虛擬技術是一門新型的信息技術,是伴隨著科技發展的成果,目前掌握這門技術的人員不是很多,這是作為一門技術表現的方式,其次是因為虛擬技術在現實操作中時間成本相對來說比較高,而且對計算機的硬件要求比較高,這也無形中增加了運行成本,因此虛擬現實運用在實際運行中有著多方面的制約因素。
3、技術人才的匱乏
目前我國教育還沒有大量培養掌握這門技術的人才,而科技在前進,所以人才的匱乏不足也制約著虛擬現實技術的發展。
2VR技術對產品工業設計的影響
典型的工業設計過程通常都是基于物理樣機,在設計和試制過程中難以避免地會陷入反復試錯的設計循環之中,這就將直接導致人力、物力的浪費和開發周期的延長。如果利用虛擬現實技術則可以減少設計過程中物理模型的數量,通過應用虛擬現實技術使產品設計的各個階段實現可視化,可以對產品的造型、材料、人機工程、裝配、檢修過程、模擬仿真、加工工藝性能等進行預測及交互式的評價和優化。由于它靈活的特性,則可對其進行實時修改和評估,使設計師、工程師、市場營銷人員、業主或其他參與者之間的交流更順暢,從而簡化設計流程,提高設計效率,給產品設計帶來全新的理念和方式。
2.1工業設計方案展示與評估
在傳統的工業設計中,設計師主要用平面的手繪圖或者不同角度的三維效果圖來表達設計思想、展示設計成果。而基于虛擬現實技術的工業設計則打破了傳統的設計模式,在沉浸式的虛擬現實環境下,交互展示設計方案,更關注用戶的體驗感,而非產品本身。在進行設計評估時,在虛擬環境中利用專業設備(3D眼鏡、頭盔顯示器、交互式手柄、數據手套等)進行交互,從而獲得逼真的體驗感。全尺寸的車輛外觀、內裝及司機室的三維立體影像能實時地顯示,甚至還可以邀請專家和業主一起參與到設計中來,通過手持控制終端激發預設的參數命令對車輛的造型、色彩、裝飾風格等進行直觀的選擇與搭配,親自體驗產品的最終效果,并對模型提出修改意見,實時觀察設計和修改過程。
2.2人機工程分析
產品的舒適性、可操作性是評價設計的重要指標。以往,對于產品的人機工程分析往往是參照相關標準來進行,再結合物理樣機進行評估。而在虛擬人機工程系統中,通過產品的三維數據和內置的人體模型數據集成,可以實時進行司乘人員的可視性、可達性、空間適應性、特定姿態的舒適性分析等。同時也可針對人體動作疲勞度的分析來校核并優化設計方案,及時發現設計方案中人機工效方面的不足,避免了設計方案在人機工效方面的“硬傷”。降低返工所帶來的時間上和成本上增加的風險,縮短設計周期,使交付評審的設計方案更為準確,更具說服力,并給予設計方案理論以及數據方面的支撐,各種評估參數也可以輸出成分析報告,并可以根據模型的修改實時更新。
2.3虛擬裝配
在虛擬裝配系統中,工作人員可以在虛擬環境下通過專用設備(立體顯示系統、頭盔顯示器、跟蹤定位器、三維鼠標、數據服、反饋數據手套)直觀地實現人與虛擬產品的交互操作,對設計的機構進行裝配檢驗,實現產品的虛擬裝配和調試,并檢查可能存在的干涉問題和其他不合理問題。
2.4虛擬試驗及制造
車輛交付使用之前,都要進行試驗,傳統的產品開發模式下,產品的各種性能實驗是通過樣機和物理模型來實現的。隨著VR技術在軌道交通行業的應用,物理試驗模型已逐步被數字模型代替,基于數字模型,不僅可以對車輛的造型、結構關系等進行驗證和評價,還可以在虛擬場景中,結合分析軟件對數字樣機進行分析計算,并實時將驗證結果展現出來。設計人員即可及時進行調整,而不必等到列車在行駛試驗進程中出現問題時再進行設計修改。虛擬現實技術還能模擬產品的制造過程,即產品虛擬制造。就是利用計算機仿真技術、信息處理技術對產品制造活動進行仿真,它不消耗現實資源和能量,過程是虛擬過程,生產的產品也是虛擬產品。虛擬制造過程包括材料熱加工工藝模擬、加工過程仿真、板材成型模擬、模具制造仿真等。它是應用軟件或虛擬數控技術對加工工藝及模具成型過程進行仿真,按照設計精度等的要求,通過模擬加工,選擇最佳的刀具路徑和加工參數。通過產品的虛擬制造,對產品性能和可制造性進行預測和評價,可以在生產之前發現潛在的工藝問題,進而采取相應的措施,從而縮短產品的設計與制造周期,降低產品的開發成本。
3基于VR技術的工業設計流程
相比現有的工業設計流程,引入虛擬現實技術后,帶來的改善主要在以下三個方面:
1)在產品方案設計階段,應用虛擬現實技術可以實現逼真的、交互式的設計界面,用戶可以直接繪制可視化的產品數據模型。
2)在方案評估及驗證時,虛擬數字樣機讓用戶可以交互、協同地評審、分析和測試產品數據模型。
3)可以實現虛擬裝配與虛擬制造。VR技術的應用實現了新產品開發技術的一個巨大飛躍,三維交互的設計方式給設計師提供一個更直觀、更自由的工作環境。虛擬現實技術可以極大地彌補現有的CAD—RP產品開發流程的不足。基于VR技術的設計流程可以由現有的串行向并行的設計方式轉變。
4應用VR技術的優勢
1)增強工業設計手段:利用VR技術向產品開發決策者、市場營銷人員、工程師及客戶逼真地進行工業設計方案展示,將未來產品三維立體真實地呈現出來,讓參與者身臨其境的在車內外漫游,還能實時改變造型、顏色、材質,滿足不同業主的個性化需求。
2)提高產品設計質量:在產品設計階段,利用VR技術模擬產品開發全過程,預測產品性能,產品的可制造性、可維護性和可拆卸性等,從而提高產品設計的一次成功率。
3)降低樣車試制成本:利用VR技術的逼真展示、人機交互、虛擬裝配、事故模擬及虛擬實驗等技術進行設計評估,減少物理樣機的試制成本。利于有效組織生產制造,縮短產品開發周期、降低成本,提升設計質量與生產效率。
4)利于售后檢修維護:利用VR技術真實展現設備的維修過程,制作虛擬樣機電子檢修維護手冊,包括維修性設計分析、維修性演示驗證、維修過程核查、維修訓練實施等,以一種新型的方式讓操作員工更直觀地學習了解針對具體裝配維修的檢測維修方式。
(1)環境模擬
利用計算機模型產生實時三維圖形,根據使用者所需工作環境或實驗場所的空間方位及時間參數等數據模型,可以設計出很逼真的模擬圖像,同時結合立體顯示技術呈現給使用者完美的模擬系統,需要注意的是空間或環境變化時顯示刷新頻率對于使用者感觀的影響。
(2)感觀反饋
可以通過立體聲效果實現聲音方位和遠近的改變,通過帶有震動觸點的道具模擬觸覺感應,以此來實現虛擬系統中聽覺觸覺的反饋效果。
(3)人機互動
通過語音識別系統或者計算機進行語音或命令輸入。虛擬現實技術的以上特點完全適用于煤礦安全生產培訓系統,通過計算機3D技術模擬出煤礦生產環境,用戶以第一視角進入,可以熟悉工作環境、訓練各種工作技能,應對突況等。
(4)三維動畫效果
場景制作完成后需要使用AdobePremierePro將音效和動畫進行合成和剪輯,還需要使用轉場效果及特效來達到逼真效果。
2煤礦安全培訓系統總體架構
礦井作業模擬系統由計算機控制系統來操控整個系統,用戶登陸后通過計算機控制系統連接運動控制接口,可以通過啟用采掘模塊進行采掘模擬訓練;通過啟用風險識別模塊訓練工人判斷、識別和處理危險的能力;通過互救、逃生訓練鍛煉工人自救和相互救助的意識。同時用戶還可以通過傳感器控制感受第一視覺漫游礦井,熟悉礦井生產環境和生產設備,這對于新員工來說非常必要,可以通過模擬系統盡快熟悉工作環境。
3模型構建
模型構建主要以創建不規范生產操作、重大生產事故示例和安全事故應急預案演練模型為主,使用戶可以通過模擬系統達到親身體驗的目的,培訓系統主要采用3DSMAX建模和渲染。其中大型設備采用多邊形建模技術,以先精模后簡模為原則,建模前需要根據設備的實際尺寸確定模型的比例,根據設備運行參數設置模型運動軌跡和參數;小型設備則使用圖片處理軟件和貼圖技術進行處理,多采用紋理貼圖以提高仿真度。井下巷道模型應該按照實際巷道的尺寸、復雜程度和礦井生產圖紙來構建三維模型,力求模型比例與實際生產環境相符合,為了保證安全培訓系統的可擴展性,按照由簡單到復雜遞進的順序依次創建,形成系統的巷道模型庫,應對生產環境隨時擴展的可能性。場景建模主要是根據實際巷道環境創建包括電纜、機電設備、管道和支架等輔助設備,主要采用貼圖技術,使場景模型更加逼真。利用特效編輯器生成煙霧,利用燈光設置達到瓦斯爆炸效果,后續連鎖反應會涉及到物理模塊及反應堆力學技術。人物模型的建立極為關鍵,人物造型是否逼真直接反映了模擬系統的仿真質量。在進行人物建模時首先進行外形創建,以實際生產的不同工種為原型進行分角色設計,人物運動效果要注重細節,如對安全事故發生時人物的反應和動作要進行動作采集并進行數據分析,作為突發事故時人物反應的分析資料。人機交互則利用VIrtools實現。
虛擬現實技術有沉浸感、交互性、想象力等3大基本特征。一個典型的VR系統,主要由專業圖形處理軟件、硬件系統(包括VR和VR軟件,數據庫)、輸入和輸出設備等部件組成。交互性是指通過輸入和輸出設備的用戶,在虛擬環境中對象的范圍是可操作的以及與自然環境的反饋程度,它的用戶和虛擬環境之間接近虛擬環境中的交互方式是自然可取的。身臨其境的參與感,也被稱為是虛擬現實技術最重要的特征點,用戶利用交互設備和自己的知覺系統,接觸到虛擬現實環境中的真實程度。園林景觀設計中VR技術的運用產生了巨大的影響,虛擬現實技術正在改變傳統規劃設計方法的許多方面。一方面,為創造景觀虛擬現實技術提供了一種新的藝術表現手段:另一方面,它使景觀規劃設計方法和觀念發生改變。計算機網絡技術與虛擬現實技術相結合實現網絡虛擬化,讓更多的市民通過網絡可以看到和聽到設計師的作品,理解設計意圖,參與景觀規劃設計。
1.2、園林景觀設計中VR技術的關鍵技術
支持圖形建模的軟件工具有很多,由于3DSMAX對VRML有較好的支持功能,因此對園林景觀設計師而言,3DSMAX是較為合適的建模軟件。它不僅支持VRML程序的輸出,同時還可以在VRML程序中通過選擇攝像機在三維場景中進行導航設置,在場景中指定活動控件和感應器,豐富實時瀏覽的內容。所以,對于熟悉3DSMAX的園林設計師來說,VRML是一個很好的選擇。景觀設計中視景建模是虛擬現實的基礎,也是園林設計的關鍵,要使參與者有沉浸感,必須創建真實的虛擬世界。園林場景的建立主要由AutoCAD和3DSMAX來完成,場景平面圖在AutoCAD中處理完后導入3DSMAX中,進行園林模型的構建,然后將這些元素進行整合,整合后的地形模型上再加入如建筑物、小品、植物等充實虛擬環境,最后得到設計者理想的園林場景。三維圖形的生成技術較為成熟,目前關鍵是如何實現實時生成設計中虛擬場景數據量較大的問題,典型的大規模場景,難以達到實時制的技術要求。為此,需要配置高性能計算機,為達到實時目的,至少要在保證圖形質量和復雜程度的前提下提高刷新頻率,這是影響該技術發展的瓶頸問題。設計師在園林設計方案過程中,需要有功能強大的交互技術作為支持,方便實時更換移動場景中的要素模型,以便于審視和比較設計方案的合理性;VR技術是交互、系統集成、管理模型識別和合成技術等多個技術的綜合運用,如何將這些技術合理地運用,最大化地展示設計作品的功能理念是園林景觀設計應用VR技術的關鍵。
2、園林景觀設計中應用VR技術的意義
2.1、VR技術使景觀設計意圖直觀呈現
園林景觀設計要求設計師對空間形象思維要有一個整體的把握,既要考慮公眾的要求,又要滿足場景功能需要,同時達到與周邊環境的相互協調,所以設計過程是一系列的創新過程。如何將規劃、設計、施工、維護等工作合理地結合起來,即對項目施工前后所要呈現的效果有一個清晰、明確的方案和思路。VR技術應用在園林景觀設計中,可減輕設計人員的勞動強度、縮短設計周期、提高設計準確性和工程質量要求。通常情況下,設計者會通過沙盤、三維效果圖、漫游動畫等方式展示設計效果,供決策者、設計者、工程人員以及公眾理解和感受。以上的傳統展示方式都各有其不同的優缺點,但有一個缺點是共同的,即不能以人的視點深入其中,得到全方位的觀察設計效果,而運用VR技術則可以很好地做到這一點。使用VR技術后,決策者、設計者、工程人員以及公眾可從任意角度,實時互動真實地看到設計效果,身臨其境地掌握周圍環境和理解設計師的設計意圖,這是傳統手段所不能達到的。
2.2、VR技術輔助激發設計師創作靈感
園林景觀設計中,公眾有時無法親臨項目現場進行實地考察,可以采用VR技術進行場地環境分析評判,并通過網絡平臺進入到虛擬項目的場地內部,全面了解項目的周邊環境,包括氣候條件、地質條件、交通狀況、人流分布、水系分布、土壤條件、植物資源等現狀特征。在方案設計階段,設計者需要將一些景觀節點定位定量地表達出來,包括植物配置平面圖、立面圖、剖面圖及局部效果圖。采用VR技術使設計者能夠進入虛擬的環境空間內,直接擺放、移動、組合各種園林植物、小品,反復調整植物種類位置數量,綜合對比不同植物組合的景觀效果和空間形態,較大程度彌補了傳統平面設計中對植物空間與環境無法進行綜合感知的缺陷,進一步激發設計師的創作靈感。在該階段,可采用VR技術對植物種植模式和植物空間組合進行高度仿真,模擬植物的栽植位置、植株大小及材料種類,最終完成植物種植總平面體現高程和剖面的豎向組合圖、植物與各種景觀要素搭配立面圖等,其間反復調整植株數量和樹木株行距獲取最佳的生態效益和景觀效果,可以直觀地展示出植物群落的景觀特征和空間形態。
2.3、園林景觀設計中運用VR技術是必然趨勢
園林景觀中常用的設計要素,如植物、地形、水體等都是不規則的形體,用計算機的模型表示會非常復雜。例如,一棵樹有成千上萬片樹葉,做成模型后需要用到的面數量龐大,這對于普通民用計算機來說,實現流暢的VR效果是不可能的。因此,VR技術在園林造景中的應用研究仍處于起步階段。當前,計算機的運行速度不能滿足完全建模情況下園林景觀的虛擬現實,那么只能使用貼圖(MAP)的方式來模擬其中的植物。使用一張處理好的樹木照片,就能在VR中用一個面來表現一棵樹,雖然在真實度方面會有一定的損失,但相對于完全建模所需的上百萬個面來說,這樣操作能減少工作強度。隨著季節的變化,四季中同一地點的植物也會有完全不同的景觀效果,所以,如何編寫基于VR技術的程序,體現出植物景觀的時效性,也就成為VR技術應用發展的方向。將植物群落四季交替的數據信息輸入VR的場景數據庫中,當公眾需要觀察不同季節植物景觀特征時,實時改變場景信息即可。從20世紀80年代提出VR技術應用在園林景觀設計中的創新理念,到現在虛擬現實技術得到了很大的發展。與傳統風景園林設計思維相比,VR技術突破了傳統維度限制的虛擬風景園林,應該是一種相對全面的設計表達系統。未來應用VR技術輔助園林景觀設計是發展的必然趨勢,現代科技能夠將風景園林的物質功能與信息功能分別賦以不同的載體,使一些風景園林的存在形式發生質的飛躍。
二、虛擬現實技術在中職院校建筑設計教學中的運用
(一)立體物體的展示
在教學過程當中,為了能夠加深學生對知識的理解,經常要用到實物展示。在進行三維物體展示的時候,為了達到更好的效果,中職教師主要采取以下幾種方式:第一種是用投影儀展示圖片。這種方法的弊端是只能對物體的某些視角進行展示,學生無法進行全面、自主的觀察。第二種是實物展示。這種方法比較實用,但是其缺點也十分明顯。在課堂上學生所處的位置都不同,因而觀察實物的角度也不同,難免會產生不正確的理解。第三種是利用計算機的三維造型和動畫制作軟件,建立一個與事物相同的三維模型,然后通過旋轉展示其各個角度。這種方法相對更為理想,但是其最大的問題就是整個展示過程都是預先設定的動畫過程,學生只能進行暫停或繼續的操作,卻不能根據自己的需求改變視角。而通過對虛擬現實技術的運用,教師可以建立與實物相同的三維物體,然后再利用3DSMAX建立模型,再通過VRML語言來建立虛擬境界。學生可以根據自己對知識的理解,對梁、柱、墻的數量、比例、排列方式、截面形式等各種因素進行調整。這樣,就可以使枯燥的結構體展示出豐富的表現力。這對中職院校建筑設計教學的效率和效果具有極大的幫助。
(二)立體空間的展示
立體空間,包括了在現實世界中真實存在,或者在歷史中曾經存在的空間。在進行建筑設計教學時,有時需要向學生展示這些空間。但是,由于條件上的限制,使得學生無法親自進入這些空間當中,通過教師的描述和學生的想象,在學生的頭腦中對立體空間進行虛擬。而利用虛擬現實技術,不但能在學生腦中建立這些立體空間,還能夠讓學生看見、聽見這些立體空間,從而進行切身的感受和體會。因此,相比于傳統的中職院校建筑設計教學來說,虛擬現實技術能夠讓學生更加直觀、真實、深刻的對相關知識進行理解和掌握。在充分理解相關知識點的同時,也能夠提高學生的想象力和創造力,以及對所學知識的應用能力。
(三)虛擬場景的構造
虛擬場景指的是在現實生活當中,可能出現或是曾經出現過的一些具體場景。利用虛擬現實技術能夠隨時隨地的將這些場景展示出來。在傳統的中職傳統建筑設計教學當中,教師只能通過語言的描述、圖片的展示、或者視頻的播放來創設學習情景,而學生也只能被動的接受,無法進行直觀的理解。例如,在進行圓明園的介紹與講解的時候,雖然教師對圓明園當中包含的眾多中外建筑形式的介紹和講解,同時也向學生展示了大量的圖片和視頻,但學生仍然無法做到完全的認識和理解。而運用虛擬現實技術對圓明園進行模擬,就可以讓學生親自走進圓明園,親身游覽,面對面的觀察圓明園當中的亭臺樓閣。學生通過近距離觀察圓明園當中的各種建筑形式,然后再與教科書當中的內容進行對照,可以大大提高學生對相關知識的認知,從而提高教學效果。如果學校的條件允許,還可以利用沉浸虛擬現實系統,讓學生帶聲頭盔顯示器,使學生能夠在身臨其境中理解園林建造的理論知識,從而進行更加深刻的體會和感受,就能夠取得更為理想的教學效果。
中圖分類號:N02 文獻標識碼:A
1技術倫理風險防范具有文化實質
我們生活在一個除了冒險別無選擇的風險社會中,沒有人能夠要求得到關于未來的知識,這個社會中的每一個人都以冒著風險決策的方式體驗著未來。從整體上看,對技術倫理風險進行文化防范何以可能,有賴于其形成的理性條件,如果找不到技術倫理風險與文化之間的內在依據,那么其存在的可能性就會受到質疑。實際上,文化是內在的存在于技術倫理風險之中的,是技術倫理風險本身的應有之義,技術倫理風險一旦形成,就內在地蘊含著文化的內容。
技術倫理風險具有文化性格。文化與倫理一直以來就有著密不可分的關系,都具有陶冶人性、完善人心的功能,無論文化還是倫理的產生和存在,歸根到底都是為了人更好的存在,所以說技術倫理風險也具有文化的性格。第一,技術倫理風險主體的文化性,在技術倫理風險中,無論是科技工作者還是科技共同體,作為人,首先是一種文化的存在。且都處于某種特定的文化當中,必然要接受特定文化對其的塑造與陶冶,因而不可避免的具有特定的文化性。“文化的創造積累構成一個人有意義的文化世界之后,人的靈明之心、道德本性、價值意識發生與建構的現實性全部來源于有意義的文化世界。”總而言之,人類的倫理本性是一個內在的內在價值、意義體驗和建構所得的過程,必然具有文化的屬性。第二,技術倫理風險內容的文化性。倫理是文化觀念中的核心內容,更是約束和引導人們行為、思想的規范體系。不同民族在不同的生存環境中養成了不同的文化觀念和精神氣質,這就是我們今天所倡導的文化精神。文化精神一旦形成,倫理內容也相應的圍繞這種獨特的文化精神進行提煉與選擇。技術倫理風險的內容包括倫理風險常識和倫理風險價值觀,無論是倫理風險常識還是倫理風險價值觀,都源于文化,具有深厚的文化特性。
2文化視野技術倫理風險防范依據
2.1文化理論層面
拉什在解讀道格拉斯的《風險與文化》中提出了“風險文化”的概念,以此試圖用“風險文化”去替代風險社會。拉什認為風險文化是對風險社會的自省與反思,在風險社會時代對社會成員的治理方式不是依靠技術手段、專業系統、法規條例這些客觀性的程序,而是依靠高度自覺的風險文化意識。普里特威茨把風險文化形容成一種由技術而引發的災難性文化。技術作為一種解決問題的手段轉變成為產生風險問題的根源,現代人類對技術發展帶來的反面作用有了新的認識,并且形成了當代特有的災難文化。首先,風險是社會文化現象。風險文化的理論代表斯科特?拉什認為風險在當代更多的呈現為一種文化現象,是一種心理認知的結果,在不同的文化背景之下, 不同的群體對其有不同的解釋和應對之策。在現代,非決定性和感知到的風險主要是來源于技術風險,風險的制造者和應急部門的技術科學家處于中心的位置,“我們要迎接的是風險文化,盡管仍然有些戰戰兢兢,但絕無恐懼和擔心”。其次,風險文化時代的到來。風險不再是一個單純的實體,它變成了一種思維方式,一種很強的人為色彩的創造物。技術倫理風險文化已經成為當代社會文化的一部分,而這種文化必然會帶來新的社會組織秩序。
2.2現實層面
假若說傳統社會中對科技活動的文化要求是有限的、微弱的,沒有對人類的整體產生根本影響,在一定程度上可以被忽略的話,那么在當代社會對技術倫理風險進行文化防范就成為了整個人類發展和生存的必需,離開了技術倫理風險的文化防范,科學技術不僅不能成為人類的福祉,而且可能成為毀滅人類的終極殺手。技術的發明最終是要應用于生活,因此,文化視野下的技術倫理風險防范不僅具有理論依據,更多的呈現出現實依據。首先是文化與技術倫理風險密切相關。自近代工業革命以來,伴隨著科學技術的發展,世界將變得更加秩序井然越來越穩定成為了人類的一個重大信念。然而,事實卻并非如此。從文化的關系層面來考察,技術倫理風險主要體現在技術的發展對人與人、人與自然和新舊技術倫理文化之間的沖突。其次,社會發展的需求。技術的發展,推動了社會的不斷進步,使得社會物質生產力得到了極大的增長,人們的物質生活得到了極大的滿足。根據馬斯洛的需求理論,在低層次的物質需要得到滿足之后,人們將會更加的注重對高層次精神需要的追求。
3技術倫理風險防范文化向度
伴隨著公眾科技文化素養的提高和大科學時代的到來,人們越來越意識到技術倫理風險的社會和文化效應,人們開始從更高層次上來關注技術在促進人的全面發展中的作用和技術的合理化使用。加上技術的發展對人類的道德生活造成的挑戰和沖擊,技術倫理風險防范的文化向度也顯得及其必要。
3.1彰顯文化主體
在新的風險文化的浪潮中,對技術主體進行文化精神啟蒙和文化價值引領,是技術倫理風險防范必然的選擇。作為一種特殊的文化形態,技術倫理風險防范不能僅僅在變遷的文化中順風轉舵,被動的適應文化,相反應依據其本身的主體性和獨特的文化方式存在,通過確立倫理文化的本土意識、萃取他者倫理文化的精華等彰顯文化主體,實現技術倫理風險的文化防范。首先是確立倫理文化的本土意識,伴隨著全球化的席卷,全球文化在世界各國之間任意的交流。倫理文化的發展既不能脫離歷史的傳統,也不能離開現實,世界各民族因其所處的特殊的地理位置而造就其特殊的倫理文化和精神。其次是萃取他者倫理文化的精華,全球文化的對話和交融,使得文化價值觀相互影響和滲透,技術倫理風險的文化主體性除了要積極促進傳統倫理文化資源的現代性轉化之外,還應該對其他的文化精華萃取和吸收,取其精華、剔其糟粕,為自己所用。對他者倫理文化精華的萃取不僅要做到與他者文化形成平等的文化主體間性,而且要對他者文化進行選擇性地吸收。
3.2注重文化協同
丹尼爾?貝爾在考察西方發達社會的現代性問題時提出了“中軸理論”的分析范式。政治、經濟、文化作為三大領域具有其各自的作用機理和軸心原則,各自圍繞其軸心進行運作,且對其他領域提出的問題做出回答,三個領域必須協調一致才能正常發揮作用。文化具有自身獨特的軸心規律、原則,借此理論分析技術倫理風險深層次的文化協同防范。技術倫理意識養成教育的方法主要有自律與他律的結合和公德與私德的統一:第一,自律與他律的結合。馬克思在《評普魯士最近的書報檢查令》一文中寫道:“因為道德的基礎是人類精神的自律,而宗教的基礎則是人類精神的他律。”自律意識的養成就是在科學共同體自由意志的前提下,充分發揮其自主性,激發其內在的道德需要和道德情感,通過價值引導,逐步將科技倫理的原則、規范內化為自身的行為準則,并在實踐中提升自己的道德能力形成高尚的道德品質和正確的價值觀念,并以此來規范自己的行為。他律的主要途徑是內省式的自我約束和外在式的社會約束。鑒于西方的經驗之談,技術倫理風險的意識養成不僅通過自律和他律相結合的途徑即將自律意識轉化為他律意識,而且將他律的內容不斷轉化為內在的道德品質,形成道德理想人格,從而對社會生活發生作用。第二,公德與私德的統一。技術主體的實踐活動不僅涉及到個人與國家、社會的關系,還涉及到人與人之間的關系,其中不僅包含個人與社會倫理之間的“公德”還包含個人之間利益關系的“私德”,因此,公德與私德的統一成為技術倫理風險防范不可或缺的重要部分。公德是要求科學共同體在其實踐活動中以公共利益為先,規避風險,使科技活動為社會帶來最大限度的福利;私德主要是指與科技活動相關的個體擁有高尚的人格和道德修養。在科技活動領域中,公德與私德從根本上是相互交叉、相互影響的,將兩者正確、合理的統一起來能夠使技術主體在道德教育中發揮積極的作用,提升技術道德的實踐有效性,在制度層面建構完善的倫理規約,在機制層面建立被大眾認可的開放機制以及在教育層面將技術倫理納入思想道德教育中,真正地實現技術倫理風險的文化協同防范。
3.3促進科技發展
科學技術自身的中性特點,致使科學技術無法自動識別技術的運用是否得當,這不單單是技術上的問題,更大程度上是倫理道德和價值觀的問題。因此,用文化協調科技的發展,以保證技術的合理正確運用,使技術引導科學的發展,讓科學發展真正服務于人類。首先是倫理文化規范科技發展的實踐。科學家和科學工作者是從事科學研究的主要人員,他們對于自己的每一項科研成果引起的社會影響都是最為清楚的,因此要使技術成果造福于人類而不是危害人類,科學家首先應該具有一定的倫理道德責任。責任倫理的要求不單單只是針對科學工作者,在更大程度上是對技術主體的倫理要求,當今技術對自然的侵害也已造成全球性的后果,對未來的人們有著一種無可推卸的責任,在未來人的生存和人類的要求之間把握一個正確的尺度是我們當今的義務,更有責任為后人留下發展和生存的環境。憂那思提出的“責任倫理”――當代技術文明的危機以及“人類行為之變化了的特性要求倫理學也發生變化”。“責任倫理”為人類提供了一種在技術力量面前人類主動行使倫理批判權的可能,要求人們在考察技術倫理風險防范文化向度的同時,以對未來負責的責任倫理為導向,阻止強大的技術力量最終摧毀我們自己及我們的后代,以保障人類的可持續發展和人類與自然的協調發展。其次是倫理文化對科技發展有不同的效應。倫理文化作為社會文化的一種,具有文化的穩定性,但是科技的發展卻顯示出驚人的迅速性和超前性,因此科技發展的這種狀況與倫理文化之間的性質相矛盾,引發一系列的技術倫理風險問題。一方面,傳統的倫理文化不利于技術倫理的發展,在傳統社會,技術的發展總是受到傳統思想的禁錮,科學技術之所以受到傳統思想的影響,其原因就在于技術的每一次進步引起人們生活秩序和生活方式的重大變革,使得它與原有的倫理思想不相融,最終激發矛盾,引發技術倫理風險。另一方面,現代倫理文化有助于科技的發展。與傳統的倫理思想比較,現代倫理打破了傳統社會的封閉、狹隘的思想意識,它為社會的積極發展提供了有利的道德規范。思想的開放性、交際的廣泛性,為科學創造、發明和傳播提供了有利的條件。當代文化視域下的倫理文化與傳統倫理文化相比,更加符合社會不斷進步發展的要求,有助于科技的發展,也使技術倫理風險的文化防范成為理論上的必然。
課題:中央高校基本科研業務費專項資金資助(2014-zy-216)。
參考文獻
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0引言
隨著我國經濟的持續穩定的增長以及經濟全球化步伐的加快,特別是由于勞動力和土地成本上升,我國需要加快轉變原有的經濟增長方式,促使產業結構優化和升級。在此過程中,核心技術缺乏,研發投入不足等已成為我們迫切需要解決的問題。近幾年來,我國企業紛紛通過對外直接投資的方式,主動獲取東道國當地的技術資源,提高技術創新能力,彌補技術差距,并實現技術趕超。因此文章從投資動因和作用機制這2角度深入分析我國企業對外直接投資與技術創新能力之間的關系。
1對外直接投資現狀
2000年中國政府首次提出實施“走出去”戰略,并逐步出臺了一系列的對外投資政策和法規,鼓勵企業對外投資。在此情況下,我國企業對外直接投資規模迅速增長,而對外投資地區以及投資行業范圍也在不斷擴大。據商務部統計,我國企業對外直接投資流量從2003年的285465萬美元上升到2007年的2650609萬美元,增幅高達828.52%,而我國企業對外直接投資存量也由2003年的3322222萬美元上升到2007年的11791050萬美元,其中值得注意的是對科學研究、技術服務和地質勘查業投資存量由2004年的12398萬美元迅速擴大到2007年的152103萬美元。
2投資動因
國內學者在技術尋求型對外直接投資研究領域做了大量的理論和實證研究。冼國明和楊銳(1998)注意到發展中國家企業有可能主動采取逆向FDI方式,以期改變其技術開發和累積過程中被動的、漸進的路徑,并進一步指出發展中國家對發達國家的逆向投資主要是為了獲取某種先進技術或管理技能以加速技術累積的速度和動態效果。馬亞明,張巖貴(2003)提出技術擴散的存在使得通過FDI來尋求技術成為可能,一些發展中國家的公司以合資的形式到發達國家進行直接投資,其主要目的之一就是最大化公司之間的技術擴散,以最大可能地尋求和利用發達國家企業的先進技術。李蕊(2003)在研究跨國并購的技術尋求動因時,發現跨國并購的投資方式可以使跨國公司獲得大量與核心技術相關的技術,使其技術研發的數量和質量都有增長,技術研發能力大幅度提高,同時,也加快了開發、創造新產品和新技術的進度。也就是說,一方面,通過跨國并購實現現有各種資源尤其是技術資源的優化配置,降低跨國公司技術研發的投入成本;另一方面,通過跨國并購取得各種現有研發成果,提高了跨國公司技術研發的質量和水平,加快了跨國公司技術創新的速度。孫建中(2004)提出技術獲取型對外直接投資之所以是我國獲取核心技術的現實選擇,原因在于:①增強投資機制功能的動機;②降低技術移入成本的動機;③加快技術獲取速度的動機;④提高技術獲取效率的動機。吳先明(2007)指出在動態的全球競爭條件下,以尋求創造性資產為目標的海外投資并不以壟斷優勢為前提條件,具有局部競爭優勢的中國企業可以通過逆向投資,采取在發達國家當地建廠、設立技術監聽站和跨國并購等形式,尋求并獲得未來競爭的關鍵性資源—創造性資產,并通過全球化來利用這些資產構建新型的資源和能力基礎。申俊喜(2008)注意到我國長三角、珠三角地區已處于工業化中后期階段,由于產業升級路徑的躍升、技術獲取方式的變遷以及知識吸收能力的增強,實施技術尋求型對外直接投資成為利用外部技術的重要路徑。這一策略不僅可以打破產業升級的路徑依賴、提升本土企業的技術創新能力,而且能夠實現以技術創新國際化帶動市場國際化。綜上所述,尋求技術資源在我國企業對發達國家逆向投資中表現得尤為顯著,這是因為發達國家在技術創新活動中處于世界領先地位,2007年我國居民每百萬人口專利申請數為116件,而法國、德國、英國、日本和美國專利申請數分別為239、582、2610、285和800件。此外,2007年我國R&D支出占GDP比重為1.49,而法國、德國、英國、日本和美國R&D支出占GDP比重分別為2.08、2.53、1.79、3.44和2.68。這顯示,對于我國而言,發達國家具有明顯的技術優勢。如果我國對發達國家逆向投資,通過技術擴散以獲取反向技術溢出,有利于趕上國際先進技術水平,提高在國際市場上的產品競爭力。華為公司就是一個很好的案例,它分別在法國設立了3個研發中心:塞爾日中心(無線技術的基礎性研發)、拉尼翁中心(固定寬帶研發)、伊西中心(移動寬帶研發),而且2009年華為公司在瑞典哥德堡即將開設一家新的研發中心,主要專注于微波、基站和基于IP的網絡研發。華為公司通過建立海外研發中心,將基礎研究和應用型研究有機地結合起來,極大地提高了自身的技術創新能力,成功的打入了競爭激烈的國外市場。
3作用機制
近幾年來,隨著我國技術尋求型對外投資增多,其作用機制也日益引起國內學者的關注。趙偉,古廣東和何元慶(2006)認為中國對不同的東道國經濟投資的逆向技術溢出效應,機制不盡相同。其中,對于發達國家而言,主要通過研發要素吸納機制、研發成果反饋機制、并購適用技術企業機制促進中國技術進步,而對于新興工業化經濟和發展中國家,研發成本分攤機制占主導地位。杜群陽(2006)提出反向外溢的渠道一是母國企業可通過與東道國的技術領導者建立更緊密的地理聯系,以降低投資者的生產成本,獲得積極的外溢效應;二是母國企業可利用與東道國的產業聯系,實現知識獲取,以獲得反向外溢。尹冰(2006)分析了發展中國家企業逆向投資實現技術進步的傳導機制,包括技術傳導的動力因素、傳導路徑、影響因素和傳導效應四大環節。馮躍(2008)提出發展中國家逆向FDI主要通過溢出效應、學習效應、關聯效應、滲透效應等途徑影響母國企業乃至母國國內整體技術水平,其中傳導機制包括創新激勵機制、學習激勵機制。尹華和朱綠樂(2008)認為企業技術尋求型FDI主要通過模仿跟隨效應、聯系效應、人員流動效應以及平臺效應四個途徑獲得反向技術外溢。陳菲瓊和虞旭丹(2009)研究了企業對外直接投資與其自主創新能力之間的反饋機制,得出了4種主要的反饋途徑:①海外研發反饋機制。跨國公司海外R&D活動來自2個方面:創新R&D和適應型R&D,前者更類似于“技術獲取型FDI”,而后者則像是“市場開發型FDI”,以技術獲取為目的的對外直接投資是以獲取東道國的智力要素、研發機構、信息等R&D資源為目標,以新建或并購海外R&D機構為手段,以提升企業技術競爭力為宗旨的跨境資本輸出行為。②收益反饋機制。如果將收益匯回國內,母公司可以增加研發投入和人力投入,從而增強自身的核心技術水平和吸收能力,若保留在子公司則可以實現海外研發反饋機制。③子公司本土化反饋機制。子公司本土化可以促使母國企業在技術、管理知識的等方面更為直接、快捷地與發達國家進行交融和溝通,特別是獲得有如東道國的網絡支持、上下游溢出等其他方面無法實現的效應。④對外直接投資的公共效應。從社會和宏觀的角度來看,OFDI的外部性發生在其母國廠商從某一公司的跨國投資中受益,即公共效應。從現有研究文獻來看,對外直接投資對技術創新能力作用途徑主要為降低研發成本、母國子公司和東道國企業之間高素質人才的流動、對產業鏈上下游廠商的技術擴散等。陳菲瓊和虞旭丹(2009)分析萬向集團對外直接投資對企業自主創新能力的增強作用時,重點提到了逆向技術溢出效應、收益反饋和網絡支持效應。而人力資本流動效應則在華為公司體現的更為明顯。截至2008年底,華為近8萬名員工中,海外員工已超過22000人,其中海外本地員工超過12500名,海外員工本地化率達到了57%。這有利于華為吸引和保留國外人才,以及提供在不同國家員工之間的學習和交流機會。需要注意的是,在我國企業的不同的海外擴張階段,可能不同的作用機制起主導作用。在對外投資初期,我國企業在技術和管理方面處于比較劣勢,可能面臨虧損局面,這時收益反饋機制很難發揮作用,而在后期,我國企業技術和管理水平逐漸趕上發達國家企業,以及進一步熟悉和了解東道國的政策法規、市場競爭情況,導致獲利增加,從而體現出了收益反饋機制。
4結論
由從投資動因和作用機制來看,我國企業對外直接投資存在著技術動因,而且總體上可以促進自身技術創新能力的提高,但獲取反向技術溢出的程度受到企業治理結構、國際化經驗、投資模式、文化差異等多種因素影響。此外,東道國的政治風險也是必須要考慮的,例如聯想在收購IBMPC部門過程中作出了相當大的讓步。于我國技術創新基礎薄弱,與世界先進水平存在較大差距,通過對外直接投資,獲取技術資源,實現反向技術溢出已成為我國企業提高技術創新能力的有效途徑之一。
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線路的選擇是通信線路施工中的重要部分,如果線路選擇不合理,那么通信線路的質量就會受到很大的影響,同時,通信線路的施工中不可避免的要對線路選擇進行高度的重視,這樣就需要技術人員在進行設計時選擇最佳的線路并且采取科學的手段來保證線路運行的穩定性。然而很多通信工程中的線路工程施工都存在著或多或少的問題,其中包括了線路的線芯不圓、包層之間存在的偏差較大以及線路選擇的質量較差等,并且很多施工企業為了降低工程的成本,往往還會選擇一些質量相對較差的線路,這些線路在使用過程中不僅達不到基本的要求,同時還會加快線路的損耗,對于線路傳輸的質量也會產生很大的影響。因此為了更好的保證通信工程的質量,首先還需要選擇最佳的線路,并且要加強對線路質量的監管,這樣才可以最大限度的提高線路施工的合理性。
1.2接頭處施工技術的問題
通信線路施工過程中,施工產生的接頭處通常是比較容易發生問題的地方。如,接頭處施工技術不合理,張力過大等原因,致使接頭處不均勻或嚴重膨脹,通信線路無法均勻受力,受到外力的作用時,就會折斷通信線路,導致通信系統無法正常運行。
2通信線路施工技術要點
2.1做好線路接續工作,降低通信線路的磨損率
進行通信線路施工時,施工人員應嚴格按照操作規范、程序及施工技術要求進行施工。施工過程中要注意:通信線路的收容半徑不低于40cm,避免使用時產生張力。確保線路的收容盤與相關規定相符合,并進行實際檢驗。選擇的線路符合通信要求,且緊固可靠,并在緊固時避免扭轉余留線路及鋼質加強芯碰觸管道。如,線路處于鐵路附近時,應避免鐵路運行造成的線路磨損,做好線路保護工作。
2.2選擇正確線路,提高通信線路的經濟性及安全
在對通信線路進行選擇時,工作人員應考慮到線路的經濟性及安全性。盡力遠離垃圾場、工業污染區、防護林及機場等地,盡力避免穿過城市鄉鎮和雷擊區。以確保通信線路的直線性及施工的方便性,光纜盡量直埋在人行道上,將城市規劃和通信線路結合在一起,提高通信線路施工的安全性和經濟性。