何金金,方 平,王玉芬

(濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山東 濟(jì)寧 272037)

0 引言

人工智能技術(shù)的高速發(fā)展和滲透極大程度地改變了人們的生活、工作方式,而虛擬仿真技術(shù)作為人工智能技術(shù)的科技延伸,其被廣泛應(yīng)用軍事、航天、醫(yī)療、教育、旅游、影視、地產(chǎn)等多個領(lǐng)域中進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)采集,以及虛擬情景搭建,全面促進(jìn)了我國科技高新技術(shù)的不斷創(chuàng)新。基于此,應(yīng)充分掌握人工智能虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用要點,結(jié)合不同領(lǐng)域的科技需求制定可行性的人工智能虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用方案,保證人工智能虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用的仿真性能及可靠性,為實現(xiàn)智能化技術(shù)的長效發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

1 基于人工智能虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用類型的分析

1.1 虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)是人工智能及人工生命技術(shù)和虛擬環(huán)境技術(shù)相融合的現(xiàn)代化綜合性技術(shù)。在虛擬仿真環(huán)境中,需要根據(jù)生命對象和指定用戶的各項特點擬定智能代理,即:依照現(xiàn)實世界的場景、人物動態(tài)等特征予以虛擬化,以此實現(xiàn)虛擬仿真的目的。另外,虛擬仿真技術(shù)類屬交叉性技術(shù),其涉及了人工智能、人工生命、虛擬環(huán)境以及計算機(jī)圖形和機(jī)器人等多種專業(yè)模型,且大多場景均采用了三維立體技術(shù),立足于虛擬環(huán)境角度來說,靈活應(yīng)用可見性裁剪技術(shù)、幾何簡化技術(shù)及紋理技術(shù)等對復(fù)雜的三維場景予以精細(xì)化繪制[1]。在此基礎(chǔ)上,還可從構(gòu)造模型視角出發(fā)利用圖像造型技術(shù)進(jìn)行場景仿真,充分發(fā)揮出虛擬環(huán)境工具及技術(shù)的效用價值,構(gòu)建完整的智能虛擬環(huán)境(intelligent virtual environments,IVE)。而常見的虛擬仿真技術(shù)包含了人體動畫技術(shù)、環(huán)境中的Avatar、智能Agent技術(shù)、虛擬生物建模和智能生命模擬技術(shù)等,在具體應(yīng)用中可根據(jù)虛擬仿真需求靈活采用相應(yīng)技術(shù),以此保證虛擬仿真技術(shù)的適應(yīng)性,同時也可采取組合式技術(shù)強(qiáng)化虛擬仿真技術(shù)的綜合性及高效性,提高虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用水平。

1.2 人工智能

人工智能又稱AI,其主要用于效仿、拓展和擴(kuò)大人類智能方式、技能、理論知識而予以開發(fā)和應(yīng)用的高新技術(shù),通常以人工制造、生產(chǎn)的智能化機(jī)器為主,借助電子信息技術(shù)、結(jié)合計算機(jī)程序完成相應(yīng)的人工指令,進(jìn)而實現(xiàn)智能化操作任務(wù)。在我國制造業(yè)和科學(xué)技術(shù)深入發(fā)展融合的情況,人工智能行業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)成為產(chǎn)業(yè)政策、資金投入的主導(dǎo)方向。人工智能技術(shù)在應(yīng)用過程中需要依托計算機(jī)系統(tǒng),其類屬智能化計算機(jī)系統(tǒng)中的分支,在對智能本質(zhì)進(jìn)行全面了解的基礎(chǔ)上,可進(jìn)行系統(tǒng)重構(gòu)并構(gòu)建全新的可同人類智能做出相似反應(yīng)的智能化設(shè)備,進(jìn)而滿足高品質(zhì)生產(chǎn)、生活需求[2]。據(jù)了解,該領(lǐng)域中主要包含了人工智能機(jī)器人、智能化語音識別系統(tǒng)、圖像智能化識別系統(tǒng)以及自然語音處理系統(tǒng)和專家系統(tǒng)等。

1.3 人工智能結(jié)合虛擬仿真技術(shù)

在人工智能同虛擬仿真技術(shù)有機(jī)結(jié)合的背景下,可實現(xiàn)智能虛擬環(huán)境的構(gòu)成,其涵蓋了虛擬環(huán)境和人工智能等兩項專業(yè)技術(shù)。受此環(huán)境的影響,針對賦予生命的事物可用智能代理(intelligent agent)表示;而虛擬仿真技術(shù)的同樣可以采用智能代理對用戶化身,即Avatar予以表示。據(jù)了解,智能虛擬環(huán)境(IVE)具有一定的多樣性和綜合性,其涉及范圍較廣,通常包含了虛擬環(huán)境涉及課程、人工生命鉆研課程、技術(shù)仿真課程和計算機(jī)繪圖課程、機(jī)器人制作課程等,為滿足現(xiàn)代化高標(biāo)準(zhǔn)的虛擬環(huán)境仿真效果,則需加強(qiáng)人工智能及虛擬仿真的有機(jī)結(jié)合,充分利用整合優(yōu)勢提高高新技術(shù)的有效應(yīng)用,促進(jìn)我國科技的穩(wěn)定發(fā)展[3]。

2 人工智能視域下虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用特點

2.1 模糊信息的處理效率得以提升

模糊信息主要是因模糊現(xiàn)象而產(chǎn)生的非定量、不精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息,部分模糊信息通過一定的處理后可轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。在虛擬仿真場景中大量的模糊信息會影響技術(shù)人員對場景信息的準(zhǔn)確判斷,進(jìn)而會降低場景仿真效果,并且在虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用過程中極易受到不穩(wěn)定因素的影響,無法對大量的模糊信息進(jìn)行精準(zhǔn)處理。然而,將人工智能技術(shù)融入到虛擬仿真技術(shù)中可有效彌補兩者不足,促使兩者以相輔相成的操作方式對相應(yīng)的模糊數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,在充分發(fā)揮兩者技術(shù)整合優(yōu)勢的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對未知問題的有效處理,進(jìn)一步提高模糊信息的處理精度,強(qiáng)化虛擬仿真技術(shù)的可靠性,保障虛擬仿真場景的最終效果。

2.2 提高大量數(shù)據(jù)處理能力

依照用戶要求開展虛擬仿真工作時,需要對不同數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析,但現(xiàn)階段各項數(shù)據(jù)信息逐漸增多、數(shù)據(jù)形式愈發(fā)復(fù)雜、數(shù)據(jù)內(nèi)容呈現(xiàn)多樣化。為全面提升虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用效率,可根據(jù)不同場景的仿真特點和用戶需求選擇相應(yīng)合適的人工智能技術(shù),進(jìn)而依照虛擬仿真的具體流程對復(fù)雜且豐富的數(shù)據(jù)信息予以計算、處理,在此過程中可按照不同層次、不同領(lǐng)域的數(shù)據(jù)信息實施針對性處理工作。在虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用過程中將人工智能技術(shù)及其系統(tǒng)融入其中可充分利用信息化技術(shù)的計算功能和人工智能的智能化技術(shù)對多樣化的復(fù)雜數(shù)據(jù)以及高、低層次的數(shù)據(jù)信息展開精密的處理工作,深入挖掘潛在的可用數(shù)據(jù),充分發(fā)揮出人工智能技術(shù)的高效化水平,提升虛擬仿真技術(shù)的數(shù)據(jù)處理能力,實現(xiàn)工作效率的提升。

2.3 實現(xiàn)場景模擬的數(shù)字化轉(zhuǎn)變

在虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用過程中需要對不同數(shù)據(jù)予以實時傳輸,由此才能保證各類場景仿真的時效性及真實性,而數(shù)字信號便是數(shù)據(jù)傳輸中的主要介質(zhì),在虛擬仿真技術(shù)和人工智能技術(shù)的高效應(yīng)用下,為數(shù)字化信息的傳輸提供快捷通道,如此一來不僅能降低傳輸成本、縮減傳輸時長,還能大幅度提升數(shù)字化信息傳輸?shù)木_性和時效性,為虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用提供了更加可靠的行動指令。另外,在人工智能技術(shù)的支持下還可創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)傳輸平臺,利用人工智能技術(shù)的存儲功能可對大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)存儲,對場景進(jìn)行虛擬仿真時可根據(jù)具體情況對不同數(shù)據(jù)予以調(diào)取,以便滿足不同用戶的差異化要求,提高人工智能及虛擬仿真技術(shù)的服務(wù)水平,充分發(fā)揮統(tǒng)一調(diào)取不同區(qū)域數(shù)據(jù)的功能性價值,為技術(shù)人員及用戶提供可實時查看和獲取的服務(wù),對人工智能和虛擬仿真技術(shù)的長效發(fā)展起到了促進(jìn)作用。

3 人工智能虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用要點

在對人工智能虛擬仿真體系進(jìn)行綜合分析時發(fā)現(xiàn),智能虛擬環(huán)境系統(tǒng)是由生命特征對象構(gòu)成的虛擬場景,其均有著一定的智能性和交互性,為了加強(qiáng)人工智能和虛擬仿真技術(shù)的融合深度,應(yīng)深入探索智能虛擬仿真體系的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用要點,充分掌握各項智能化技術(shù)的有效應(yīng)用[4]。下面針對人工智能虛擬仿真的關(guān)鍵技術(shù)及其要點進(jìn)行簡要分析。

3.1 對象構(gòu)模技術(shù)要點

基于人工智能技術(shù)對虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行深入研究時,應(yīng)注意強(qiáng)調(diào)虛擬場景對象繪制的真實性和逼真性。在具體構(gòu)建過程中要充分考慮不同場景中對象的構(gòu)建特征,根據(jù)虛擬仿真要求采取相應(yīng)合適的構(gòu)建方法,選擇不同形式的物理模型,通常情況下為保證對象物理模型構(gòu)建的真實性,可優(yōu)先選用交互式圖像構(gòu)建技術(shù)實施具體操作,結(jié)合計算機(jī)技術(shù)對虛擬物體的細(xì)節(jié)紋理和形象等予以合理抽取并調(diào)整,進(jìn)而了解對象構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn),保證虛擬對象構(gòu)建的真實性,確保最終的虛擬仿真效果能達(dá)到虛擬對象的構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)對象構(gòu)模技術(shù)專業(yè)水平的提升。

3.2 人體動畫技術(shù)要點

人體動畫技術(shù)是人工智能虛擬仿真體系中的重要技術(shù)內(nèi)容。為滿足不同人體動畫的仿真要求,技術(shù)人員可根據(jù)仿真目標(biāo)構(gòu)建足夠龐大的人體姿勢庫,但在實際應(yīng)用過程中應(yīng)注意由于其缺乏一定的靈動性,且人體動作組合方式較為復(fù)雜多變,因此僅依靠人體姿勢庫對人體各類姿勢進(jìn)行虛擬仿真較為困難。對此,在對人體姿勢組合特點、人體行動特點及人體動畫技術(shù)應(yīng)用方式進(jìn)行綜合分析后可立足于動力學(xué)、運動學(xué)角度出發(fā)依照人體行動規(guī)律開展機(jī)器人學(xué)和人體學(xué)的研究,在充分做好初期準(zhǔn)備工作后對高階人體動畫規(guī)律予以確定,參考前期收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)對人體動畫予以精準(zhǔn)控制,進(jìn)而滿足人體行為動畫的虛擬仿真要求,以期呈現(xiàn)出更加真實的仿真效果。

3.3 智能生命模擬技術(shù)要點

智能生命模擬技術(shù)可極大程度地提高仿真行動的真實感,采取認(rèn)知構(gòu)模方式對虛擬生物的神經(jīng)系統(tǒng)和形體進(jìn)行描述,借助人工智能的規(guī)劃、推理和知識表示等虛擬技術(shù)實現(xiàn)對生物活動的有效控制,進(jìn)而提高其行為真實感,強(qiáng)化虛擬仿真的專業(yè)化水平。據(jù)了解,傳統(tǒng)的人工智能技術(shù)無法對虛擬場景中的各生命的行為動態(tài)進(jìn)行實時控制,無法滿足虛擬環(huán)境的時效性需求,因此依托現(xiàn)代人工智能技術(shù)對虛擬場景進(jìn)行仿真模擬時應(yīng)加強(qiáng)人工智能及虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用的實時性,根據(jù)現(xiàn)代化人工智能的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)對實時搜索算法予以優(yōu)化調(diào)整,積極采用棧結(jié)構(gòu)對相關(guān)動作進(jìn)行有效存儲,并在虛擬仿真過程中對智能生命的模擬效果和行為動態(tài)進(jìn)行實時評價,保證各項虛擬仿真動作的效果,確保能達(dá)到高水平虛擬環(huán)境的仿真要求[5]。

3.4 智能人機(jī)交互技術(shù)要點

在我國科技水平不斷提升的新時期背景下,虛擬仿真技術(shù)中涉及了多項專業(yè)技術(shù),其中包含了跟蹤技術(shù)、輸入技術(shù)、先進(jìn)顯示技術(shù)、三維圖形技術(shù)、觸覺反饋技術(shù)以及虛擬聲音合成技術(shù)等,在虛擬仿真場景中可根據(jù)用戶要求借助技術(shù)整合優(yōu)勢以更加高效、自然的人機(jī)交互模式提高虛擬仿真效果,加之現(xiàn)代人工智能技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢促進(jìn)了人機(jī)交互技術(shù)與理論的融合深度,使得虛擬環(huán)境中交互信息更加自然。以往,在構(gòu)建虛擬環(huán)境時受到軟硬件的約束,人機(jī)和諧交互效果并不理想,為有效解決此問題,可基于用戶需求和認(rèn)知特性確定更加符合用戶認(rèn)知的模型,依照各行為通道、特殊感知通道的綜合性特點及合適的用戶模型制定精細(xì)化、針對性的交互方法,同時根據(jù)不同類型的交互任務(wù)對輸入通道予以整合,由此滿足虛擬環(huán)境中開展實時性的和諧交互行為。

3.5 實時繪制圖形技術(shù)要點

運用實時繪制圖形技術(shù)有利于提高虛擬仿真系統(tǒng)的實時真實感,而多類實時繪制圖形技術(shù)能夠?qū)梢娦?、不可見性的對象進(jìn)行合理判斷,進(jìn)而確定其是否可以開展繪制工作,針對沒有特殊要求的圖形對象可優(yōu)先選用簡化模型進(jìn)行仿真,又或采用紋理表示遠(yuǎn)距離對象。現(xiàn)階段,硬件紋理的映射操作難度不斷提升,當(dāng)紋理圖像較大且頻繁進(jìn)出紋理緩沖區(qū)時,便會進(jìn)一步增加對其操作速度的影響。因此,在虛擬仿真環(huán)節(jié)技術(shù)人員可依照亮度信息、色彩基礎(chǔ)對紋理圖像進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分,在確定圖像采樣數(shù)據(jù)和彩色數(shù)據(jù)的前提下,將兩者予以有效整合,以此形成不同層次、不同細(xì)節(jié)的紋理圖像,最后根據(jù)仿真要求對圖像分辨率進(jìn)行適應(yīng)性選擇,借助實時繪制圖形技術(shù)提高虛擬仿真系統(tǒng)的構(gòu)建效率[6]。

在對圖形或圖像進(jìn)行實時繪制時可利用人工智能配合計算機(jī)設(shè)備對仿真圖像進(jìn)行全面分析,精準(zhǔn)識別不同形式圖像或目標(biāo),獲取最終數(shù)據(jù)。此項技術(shù)主要基于人類對圖像的識別過程中,通過提取圖像中突出性特征對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行識別和整合,然后將識別出的數(shù)據(jù)信息整理為相對完整的知覺影響,進(jìn)而完成目標(biāo)識別和虛擬仿真的任務(wù)。在仿真過程中要依照圖形或圖像中突出特征及特征屬性在分類仿真模塊中對其進(jìn)行判定,依照最終的特征信息予以精準(zhǔn)仿真,強(qiáng)化虛擬仿真的可靠性和精細(xì)化程度,保證不同圖形、圖像仿真的真實性。

3.6 推理及知識表示技術(shù)要點

抽象化環(huán)境形式是虛擬仿真環(huán)境中的重要組成部分,在虛擬對象演變過程中利用推理及知識表示技術(shù)可對其予以更高級別的描述。當(dāng)采用虛擬仿真技術(shù)對用戶進(jìn)行交互時,可突破操縱虛擬仿真環(huán)境中操作對象的限制,及時進(jìn)行高級別的自然語言交互等動作。在此環(huán)節(jié),對于用戶輸入通道來說,可應(yīng)用智能虛擬環(huán)境技術(shù)對用戶端的輸入通道以更高級別的抽象化方式予以表示,同時還可將虛擬環(huán)境中的動態(tài)變化以抽象化形式表示,以此發(fā)揮智能虛擬仿真技術(shù)的效用價值[7]。

4 人工智能與虛擬仿真技術(shù)的綜合應(yīng)用

為強(qiáng)調(diào)虛擬世界的真實性和還原度,可將智能虛擬環(huán)境視為具有生命特征的對象,并且需要具備一定的智能化特征,能夠?qū)崿F(xiàn)相互交換的要求,同時這個設(shè)定對象是要在現(xiàn)實世界存在且能夠通過虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行虛構(gòu)的。在綜合應(yīng)用過程中,可通過高級概念層對上層傳達(dá)的指令進(jìn)行細(xì)致分析,將分析后的結(jié)果作為物理表示層中各對象發(fā)生的變化,在此基礎(chǔ)上,可將物理表示層中各對象發(fā)生的變化進(jìn)行虛擬轉(zhuǎn)換,以此將具有代表意義的知識表示傳遞至Agent層,實現(xiàn)最終決策目的。

此外,智能虛擬環(huán)境模型的建設(shè)是由計算機(jī)建立圖片角色演變而來的,構(gòu)建初期要保證虛擬對象具備可信的相似事物的外貌特征、具備可信的相似事物的行為。為強(qiáng)調(diào)虛擬環(huán)境氛圍的真實性,可靈活運用計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行藝術(shù)處理,在深入分析各項虛擬數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上對智能虛擬環(huán)境進(jìn)行實時記錄,借助智能虛擬決策模塊實施針對性仿真技術(shù),優(yōu)化虛擬環(huán)境的細(xì)節(jié)仿真,完成各環(huán)境模塊的虛擬仿真需求。

5 結(jié)語

人工智能的發(fā)明和應(yīng)用極大程度改善了人們的生活品質(zhì),在日常應(yīng)用中充分體現(xiàn)了人工智能的多元化工作特點,而人工智能和虛擬仿真技術(shù)的有效融合有著相輔相成、相互促進(jìn)的作用,人工智能技術(shù)可為虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供更多途徑。人工智能技術(shù)作為虛擬仿真技術(shù)高效發(fā)展的基礎(chǔ)保障,可實現(xiàn)全面優(yōu)化虛擬仿真體系結(jié)構(gòu)的目標(biāo),在對大量虛擬仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化高效處理的同時還可提高虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用效率,強(qiáng)化仿真對象的真實性,促進(jìn)具有生命特征、賦有高度行為真實感的智能化虛擬場景以多樣化、多元化形式呈現(xiàn),通過整合人工智能及虛擬仿真技術(shù)的綜合優(yōu)勢為更多用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的智能化服務(wù),不斷完善傳統(tǒng)科技的不足,促進(jìn)人工智能及虛擬仿真技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。