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人机交互方式是针对虚拟变电所培训系统的需要而进行的研究,它主要提供在场景中使用二维交互设备(鼠标)操纵三维空间中物体的选择、平移和旋转的功能,这些功能理论上是通过计算机图形学的三维空间中物体的几何变换原理来完成的, RT虚拟现实环境构造平台开发的虚拟变电所培训系统,以虚拟现实模拟现实世界,以达到克服实环境的限制(如不便操作、危险、不能达到、遥远、遮挡等),减轻操作人员的心理负担,减少操作失误。
什么是虚拟化 “虚拟化是以某种用户和应用程序都可以很容易从中获益的方式来表示计算 机资源的过程,而不是根据这些资源的实现、地理位置或物理包装的专有方式来 表示它们。换句话说,它为数据、计算能力、存储资源以及其他资源提供了一个 逻辑视图,而不是物理视图。”—— Jonathan Eunice, Illuminata “虚拟化是表示计算机资源的逻辑组(或子集)的过程,这样就可以用从原 始配置中获益的方式访问它们。这种资源的新虚拟视图并不受实现、地理位置或 底层资源的物理配置的限制。”—— Wikipedia 虚拟化技术的本质就是把软件变成可以按需递交的动态,从而减IT管理的成本,同时大大提升IT的响应速度。 当前,最复杂的虚拟化是硬件虚拟化,即硬件防真。它通过在宿主系统上创建一个硬件虚拟机来仿真所需要的硬件,这种技术的缺陷是速度非常慢。其次,还有完全虚拟化、超虚拟化、桌面虚拟化等虚拟化技术。
1、早期的虚拟化模型被称为type 1,或者叫本地虚拟化(native virtualization)。
2、后来出现了主机虚拟化(hosted virtualization)模式,被称为type 2,hypervir运行在操作系统之上,在同一平台上允许两个或更多的操作系统共存。
3、更加传统的虚拟化解决方案是平台虚拟化,或者叫做硬件虚拟化,具有两种主要的形式,完全虚拟化( fullvirtualization)和半虚拟化(paravirtualization)。
型hypervir,amazon的ec2就采用xen来进行器的虚拟化。另一个重要的hypervir是linux kernel virtual machine(kvm),同样都支持本地虚拟化和主机虚拟化模型。
5、操作系统虚拟化:操作系统虚拟化是另外一个重要的虚拟化技术,正如其名,是对操作系统本身进行虚拟化,而不是平台。在这种方式下,操作系统提供一组用户空间(userspace)彼此隔离,而应用被限制在每个用户空间里面,就好像一个独立的主机。这种形式的虚拟化在虚拟主机环境中非常流行,让多个独立的用户可以共享一个操作系统。
6、其他linux虚拟化技术:
colinux,或者叫做协作linux,是一种利用协作虚拟机的虚拟化方式。
用户模式(usermode)linux,即uml,和colinux有些类似,但是更加灵活。
wine和cygwin也是有趣的虚拟化解决方案。
虚拟现实技术受到了越来越多人的认可,用户可以在虚拟现实世界体验到最真实的感受,其模拟环境的真实性与现实世界难辨真假,让人有种身临其境的感觉;同时,虚拟现实具有一切人类所拥有的感知功能,比如听觉、视觉、触觉、味觉、嗅觉等感知系统;最后,它具有超强的仿真系统,真正实现了人机交互,使人在操作过程中,可以随意操作并且得到环境最真实的反馈。正是虚拟现实技术的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了许多人的喜爱。
基于交换式以太网实现LAN主要有三种途径:基于端口的LAN、基于MAC地址的LAN和基于IP地址的LAN。
(1)基于端口的LAN
基于端口的LAN就是将交换机中的若干个端口定义为一个LAN,同一个LAN中的站点具有相同的网络地址,不同的LAN之间进行通信需要通过路由器。采用这种方式的LAN其不足之处是灵活性不好,例如当一个网络站点从一个端口移动到另外一个新的端口时,如果新端口与旧端口不属于同一个LAN,则用户必须对该站点重新进行网络地址配置,否则,该站点将无法进行网络通信。
(2)基于MAC地址的LAN
在基于MAC地址的LAN中,交换机对站点的MAC地址和交换机端口进行跟踪,在新站点入网时根据需要将其划归至某一个LAN,而无论该站点在网络中怎样移动,由于其MAC地址保持不变,因此用户不需要进行网络地址的重新配置。这种LAN技术的不足之处是在站点入网时,需要对交换机进行比较复杂的手工配置,以确定该站点属于哪一个LAN。
(3)基于IP地址的LAN
在基于IP地址的LAN中,新站点在入网时无需进行太多配置,交换机则根据各站点网络地址自动将其划分成不同的LAN。在三种LAN的实现技术中,基于IP地址的LAN智能化程度最高,实现起来也最复杂。
LAN作为一种新一代的网络技术,它的出现为解决网络站点的灵活配置和网络安全性等问题提供了良好的手段。虽然LAN技术目前还有许多问题有待解决,例如技术标准的统一问题、LAN管理的开销问题和ALN配置的自动化问题等等。然而,随着技术的不断进步,上述问题将逐步加以解决,LAN技术也将在网络建设中得到更加广泛的应用,从而为提高网络的工作效率发挥更大的作用。
事实上一个LAN(虚拟局域网)就是一个广播域。为了避免在大型交换机上进行的广播所引起的广播风暴,可将连接到大型交换机上的网络划分为多个LAN(虚拟局域网)。在一个LAN(虚拟局域网)内,由一个工作站发出的信息只能发送到具有相同LAN(虚拟局域网)的其他站点。其它LAN(虚拟局域网)的成员收不到这些信息或广播帧。
采用LAN有如下优势:
1. 抑制网络上的广播风暴;
2. 增加网络的安全性;
3. 集中化的管理控制。
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以把各种类型的虚拟现实技术划分四类:
1、桌面虚拟现实
桌面虚拟现实利用个人计算机和低级工作站进行仿真,将计算机的屏幕作为用户观察虚拟境界的一个窗口。通过各种输入设备实现与虚拟现实世界的充分交互,这些外部设备包括鼠标,追踪球,力矩球等。它要参与者使用输入设备,通过计算机屏幕观察度范围内的虚拟境界,并操纵其中的物体,但这时参与者缺少完全的沉浸,因为它仍然会受到周围现实环境的干扰。桌面虚拟现实最大特点是缺乏真实的现实体验,但是成本也相对较低,因而,应用比较广泛。常见桌面虚拟现实技术有:基于静态图像的虚拟现实QuickTime R、虚拟现实造型语言RML、桌面三维虚拟现实、MUD等。
2、沉浸的虚拟现实
高级虚拟现实系统提供完全沉浸的体验,使用户有一种置身于虚拟境界之中的感觉。它利用头盔式显示器(见图)或其它设备,把参与者的视觉、听觉和其它感觉封闭起来,并提供一个新的、虚拟的感觉空间,并利用位置跟踪器、数据手套(见图)、其它手控输入设备、声音等使得参与者产生一种身临其境、全心投入和沉浸其中的感觉。常见的沉浸式系统有:基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统、远程存在系统。
3、增强现实性的虚拟现实
增强现实性的虚拟现实不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界,而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受,也就是增强现实中无法感知或不方便的感受。典型的实例是战机飞行员的平视显示器,它可以将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装在飞行员面前的穿透式屏幕上,它可以使飞行员不必低头读座舱中仪表的数据,从而可集中精力盯着敌人的飞机或导航偏差。
4、分布式虚拟现实
如果多个用户通过计算机网络连接在一起,同时参加一个虚拟空间,共同体验虚拟经历,那虚拟现实则提升到了一个更高的境界,这就是分布式虚拟现实系统。在分布式虚拟现实系统中,多个用户可通过网络对同一虚拟世界进行观察和操作,以达到协同工作的目的。目前最典型的分布式虚拟现实系统是SIMNET,SIMNET由坦克仿真器通过网络连接而成,用于部队的联合训练。通过SIMNET,位于德国的仿真器可以和位于美国的仿真器一样运行在同一个虚拟世界,参与同一场作战演习。
虚拟现实主要分为桌面式虚拟现实,沉浸式虚拟现实,沉浸式虚拟现实以及增强现实的虚拟现实。虚拟现实现在国内处于发展的阶段,相关的东西不是很多,最近发现的的,它可以说是国内最大的虚拟现实平台,它上面有关于虚拟现实的很多文章都是国内外最新的。
研制“虚拟人”的目的,是为医学或其他学科的研究提供更为精致的演示条件。比如,研究手术方案或试验新型药物,都可以让“虚拟人”来充当试验者。美国某研究所的研究人员,为了测试一种治疗糖尿病新药的疗效,他们首先操控计算机让“虚拟人”患上糖尿病。这个过程很简单,只是用鼠标进行点击,就“切除”了“虚拟人”的胰腺或其它器,并让“虚拟人”的体重发生变化,几秒钟后一个健康的“虚拟人”就能变成一位糖尿病患者。然后,研究人员将试用新药的数据输入计算机,不断观察“虚拟病人”的反应,调整用药剂量和用药方法,最终得出结论。这种方法至少能为研究人员节省3年的时间。现在,除了用于开发糖尿病的新药以外,研究人员还在尝试用“虚拟人”对治疗风湿性关节炎、哮喘病等其它新药进行测试。
此外,在军事医学上,也可以让“虚拟人”来试验核武器、化学武器和生物武器对人体造成的各种疾患,以及治疗方法。
用电脑制作“虚拟人”,最关键的环节是采集各种人体数据。首先需要确定出一个理想的人体样本;然后经过尸体解剖、拍照、分析;再将数据输入电脑进行合成,从而制成一个完整的立体人类生理结构。
这项研究工作,由美国最先进行。他们于年提出了“可视虚拟人”的概念,并于年制成了世界第一具男性“虚拟人”。年又通过对一具女尸的解剖,在电脑中储存了高达年时间建立具有东方人特征的数据库。
我国对“虚拟人”的研究。在月日时分,我国首例女性虚拟人数据集在位于广州市的解放军第一军医大学构建成功,这标志着继美国、韩国后,中国成为世界上第三个拥有本国虚拟人数据库的国家。
虚拟人是指通过数字技术模拟真实的人体器而合成的三维模型。
这种模型不仅具有人体外形以及肝脏、心脏、肾脏等各个器的外貌,而且具备各器的新陈代谢机能,能较为真实地显示出人体的正常生理状态和出现的各种变化。
现在也指代一些依靠技术平台制造的虚拟人物,如翎、洛天依等。
更新换代话短长
机器人从诞生到现在,年内已进行了两次更新换代,发展到第三代。
第一代机器人只能按预先编好的程序进行工作,是人类手臂的延伸,大致相当于甲虫的智力水平,故被人们称之为“甲虫”。它的外形像一只大铁手,可以按人们安排的不同程序,进行多种操作,如进行装卸、运输、组装、锤、钻孔等笨重费力的劳动;拿起烧红的锻件,不慌不忙地送向锻机里;举起危险的炸药,从容不迫地安装在武器里;对危险的核材料进行加工,毫无惧色。总之,只要人类需要,无论是多么肮脏、危险的环境,机器人都会义无反顾,勇往直前。
第一代机器人虽然简单,但在当今世界仍被广泛使用。在许多工厂里,往往只在一两个简单操作上使用机器人,让它长久不变地从事单调的操作。而且,机器人越简单,造价越低廉,越有利于在工业上广泛推广和应用。
第二代机器人产生于年代中。它们比第一代更加复杂,是用型电子计算机、信息处理和传输装置武装起来的,具有视觉、听觉、触觉,有学习、思维、运算和分析等综合能力。它们可以完成危险、复杂的作业。例如,它们在发生战争时可以到丛林中去开辟道路,探查地雷或排除各种炸弹,不怕粉身碎骨。它们可以下到海底,为船舰安放铁锚,为海军探索水下武器和清除水雷。机器人麻醉师能准确把握最佳麻醉度,根据患者的脑电图控制麻醉药的剂量,绝不会“过”与“不及”。第二代机器人的奉献精神并不亚于第一代,在工厂里,繁重而危险的工作,如焊接、装配、喷漆等,一个机器人往往能顶~个人,所以,它们又被誉为“超人力”。
第三代机器人出现于年代末。它们的显著特点是具有智能,能独立解决问题,但智能水平大致相当于两三岁的小孩。
年,美国制成一个供家用的机器人,叫“克拉图”。每天早晨,它提前为主人准备好早餐,然后唤醒主人起床;它还会按指令做好午饭和晚餐、扫卫生、照顾婴儿、担当门卫、回答来访者提出的一般问题。
时至今日,机器人刚刚具有初等智能,还不能和人相提并论。它们的触觉,不过是一些感受压力的装置;它们的视觉,无非是电视摄像机或光、波和红外线测距装置;它们的听觉,不外乎是声学分析和测距装置;它们有脑,但全部是电脑。
科学技术的发展,无疑会使机器人的智能日新月异,不断更新换代。
家务型机器人: 能帮助人们理生活,做简单的家务活。
中科院深圳先进技术研究院研制的管家机器人
操作型机器人: 能 自动控制 ,可重复编程,多功能,有几个自由度,可固定或运动,用于相关自动化系统中。
程控型机器人: 按预先要的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作。
示教再现型机器人: 通过引导或其它方式,先教会机器人动作,输入工作程序,机器人则自动重复进行作业。
数控型机器人: 不必使机器人动作,通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业。
感觉控制型机器人: 利用传感器获取的信息控制机器人的动作。
适应控制型机器人: 能适应环境的变化,控制其自身的行动。
学习控制型机器人: 能“体会”工作的经验,具有一定的学习功能,并将所“学”的经验用于工作中。
智能机器人: 以人工智能决定其行动的机器人。
我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和 特种机器人 。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并于人类的各种先进机器人,包括:机器人、 水下机器人 、娱乐机器人、 军用机器人 、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如机器人、水下机器人、军用机器人、操作机器人等。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。
空中机器人 又叫无人机器,近年来在军用机器人家族中,无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。多年来,世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的,无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看,美国均居世界之首位。
搜救类机器人: 在大型灾难后,能进入人进入不了的废墟中,用红外线扫描废墟中的景象,把信息传送给在外面的搜救人员。
详见