关键词： 虚拟制造；机械；实验平台
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）05-0273-02
0 引言
机械类课程设置实践环节，由于其实践性比较强，实验教学多，可以很大程度的提高学生的动手能力和工程意识。过去的实验都是首先准备好实验设备，然后由学生按照操作完成实验内容，且大多是在实验室中进行的。辽宁石油化工大学机制专业开设了机械制造技术基础以及机械CAD/CAM等课程，从不同角度向学生介绍传统制造以及现代制造技术知识。目前存在的问题是缺乏先进制造技术配套的实验环节，授课局限于黑板教学。由于现代制造装备种类繁多，范围广泛，尤其如模具、夹具等形状复杂、涉及大量空间曲面的研究，从设计到加工乃至装配的各个环节如果没有较为直观、先进的教学手段，很难取得好的教学效果。另一方面，鉴于模具、夹具等种类的多样性、时变性，这一问题不可能通过购置或制作一批模具实物作为实验手段予以解决。通过建立虚拟制造装备实验平台可以有效的解决在教学中可能会遇到的一些问题，比如实验场地不足、设备陈旧、消耗原材料和刀具等问题，更有利于学生自主学习和创新能力的培养，同时虚拟制造实验平台的设置也能够很大程度上的节约教育成本，因为它不仅可以帮助实现教育资源共享，也有利于精品课程网络化。
1 虚拟制造技术研究现状
近年来，有一项新技术开始走进人们的视野，那就是虚拟制造技术，它能够形成一个三维视觉、听觉和触觉环境，用户只要通过系统提供的人机对话工具，就可以实现和虚拟环境中的物体进行交互操作，就好像到了一个真实的环境中，这个平台是以计算机应用为基础，各种先进技术结合起来的产物，比如图像技术、传感器技术、计算机技术、网络技术以及人机对话技术等[1]。其实在过去的很多年里，人们都一直希望打破原有的、呆板的数字化方式，想象着如果我们的信息环境是图文并茂、绘声绘色的，就好像真实生活中的某个场景，如果是这样我们就可以用自己的感觉感官来接受和处理各种信息，并在这个过程中形成自己的认识。正是由于有着这种现实需求，才让原本在1968年就诞生的虚拟现实技术在近几年来越来越受欢迎，甚至被认为是影响未来的主要科技手段之一。虚拟实验室的概念是由美国弗吉尼亚大学的William Wolf教授在1989年首次提起的，指一个计算机网络化的虚拟实验室环境。现阶段，虚拟现实技术在教学领域已取得了许多成功的应用。
随着社会经济的持续发展，社会对人才的要求也越来越高，要求各高校必须培养出更多的高素质创新人才。但现有的教育模式是传统的“填鸭式”的教育模式，学生没有学习积极性，高校很难培养出学生的创新意识和创新能力，不能满足现实社会的需求。在这种形势下，虚拟制造实验平台就应运而生了，该平台在过去主要用于机械和电子产品的研制和开发领域，但是现阶段在教育领域也发挥着重要的作用。因为虚拟制造实验平台可以为学生制造一个好像真实场景的虚拟环境，学生们好像身临其境，然后再结合真实现场实训教学，教学效果一定会大大提升。
2 虚拟制造实验平台建设意义
利用虚拟技术创建机械制造实验平台将对探索、发展现代机械制造的教育思想、改善实验实训环境、优化教学过程，培养具有创新意识和创新能力的人才产生深远的影响[2]。利用虚拟制造技术创建机械制造实验平台可以解决由于实验场所比较特殊，不能进入的问题，比如一些不可视、不可摸、不可入、有危险性的实验场所，还可以解决一般高校都会存在的设备陈旧的问题。
综合运用多媒体技术、虚拟现实技术和网络技术，避免采用极其昂贵设备的实物仿真方案，能充分发挥虚拟现实技术的集成性、控制性和交互性的特点，以培养具有独创性的综合能力训练内容，使学生在学习过程中学习目的明确，学习兴趣浓厚，通过虚拟制造实验平台提高学生自主创新设计能力，使学生获得基本的创新素质和创新能力[3]。
如果在教学中，采用虚拟制造实验平台，教学效果一定会得到大大的提升，因为通过建设虚拟制造实验平台，学生可以在教学的过程中随时进行虚拟实验，让理论和实践及时的得到同步，学生对所学知识也会更加的深刻。另外学生也可以在虚拟实验室里操作虚拟仪器，不管是仪器的故障检测和维修，还是各种虚拟系统的连接和组装等，都可以在虚拟实验室里进行，并且不会发生仪器的损坏现象，更不会因为场地等原因而受到限制，如果没有得到满意的结果，可以一直进行实验，直到满意为止，最重要的是虚拟实验室不会发生人身事故。
除了上述功能，虚拟制造实验平台还具有更多的功能，比如网络功能，它可以实现远程教育培训，采用宽带方式进行数据的传送，在局域网和互联网上都可以进行双向互动的远程教学功能。并且虚拟制造实验平台还具备答卷保存、自动评分、成绩查询和分析等功能，轻松实现无纸化的考核与测评。
3 虚拟制造实验平台建设内容
对现有的教学及实验设备进行综合开发利用，结合辽宁石油化工大学实验中心已有的实验设备，建立虚拟实验平台，运用基于几何建模和图像相结合的建模方法，采用虚物实化、实物虚化、虚实结合、增强现实的方法，可建立基于图像的真实感强的具有物理属性机械产品模型。
3.1 虚拟平台系统框架设计 本部分包括系统规划、系统数据流过程设计、供求分析、开发手段选择等，开发零部件数据库。项目组设计虚拟制造平台的系统框架，研究系统所需资源及系统开发手段及方法，创建系统虚拟平台所需的零部件库。利用设计软件模拟实际零件模具的制造装配、零件的机械加工过程及产品的拆装过程，建立可实现人机交互的网络精品课程的虚拟加工及装配资源。
3.2 虚拟制造实验平台建设 本部分包括界面设计、内核设计、通讯设计、各模块设计以及虚拟加工过程设计等。界面设计和实现，包括虚拟制造实验平台的运行界面和软件安装界面的设计和实现；实验平台建立虚拟制造所需的各模块，确定虚拟加工过程的各参数，建立机械加工系统和参数化选择。增加实验平台的互动性和参与性，可以激发学生的学习兴趣，对学生学习过程产生积极的引导作用。
3.3 虚拟制造实验平台测试以及评价系统 本部分包括平台各种测试、建立典型零件库、与平台的通讯链接和测试、建立配套的评价系统。评价系统具有自动打分功能，包括虚拟实验过程及结果测试在内的综合评价单元；测试项目的内容是可以灵活更改的，教师可以通过终端服务器对项目的内容进行修改。
4 虚拟制造实验平台开发研究的实施方法
采用虚拟制造实验平台，可以有效的把虚拟实验和实物实验有机的结合起来，把“理论准备实物实验”模式为“理论准备虚拟实验实物实验拓展创新模式”，形成循序渐进、虚实结合的实验教学模式，按照从理论到实践、从虚拟到实物、从基本实验到综合创新设计实验的渐进过程，逐步培养学生的实践技能和创新能力。
在前期工作基础上，进行调研和论证。认真总结机械制造课程改革的经验和存在的问题，到兄弟院校进行调研，学习其机械制造理论和实践课程的培养模式、培养途径和手段、教学建设和改革等方面的先进经验，学习虚拟实验平台建立的方法及注意事项。以培养和创新能力的培养为内涵建设的主要内容，结合学校人才培养实际，进行广泛论证，完善新形势下应用型创新人才培养模式。
对虚拟制造实验平台进行重点建设，建立虚拟平台系统框架设计，准备虚拟平台的软硬件设施，设置其与虚拟平台连接方式。全面组织实施虚拟制造实验平台的建立，搭建模具虚拟平台和数控虚拟机床；建立虚拟平台所需各典型零件库，采用虚拟现实技术，并通过计算机构建一个与实物同样的3D零件或3D机床，采用Pro/E建模，将各种数控设备和产品进行虚拟化；建立虚拟制造平台的各种测试，建立典型零件库以及与平台的通讯链接和测试。建立配套的评价系统。
5 结束语
虚拟制造仿真实验教学手段的应用，其先进性不仅体现在技术手段上，更重要的是关注教学设计理念与教学质量。无疑，虚拟设计与制造等先进的技术改变了教学环境与教学手段，学生可以在仿真的环境下完成实验，教师能够方便地查阅学生的实验情况与评判实验结果。更关键的是教学中设计思想的先进性，虚拟制造仿真实验教学为学生提供各种丰富翔实的教学资源，各取所需，提供开放的实验空间，能真正满足学生自主学习，让学生学在其中，乐在其中，达到良好的教学效果。同时也会提高学生的创新意识，有力地推动地方院校机械专业实验教学内容与实验教学方法的深刻变革。
参考文献：
[1]王会.虚拟设计与制造在机械专业实验教学改革中的应用[J].职业时空，2012，8（6）：117-120.
关键词：建筑工程；施工；虚拟仿真技术；应用发展
Abstract: with the rapid development of social economy, the virtual simulation technology in architectural engineering in the construction of use, can prompt found construction, the deficiencies in the improvement of construction quality at the same time, still can fundamentally save the cost of construction project investment for the future of input use lay the foundation. In this, this article in view of the construction of the application of the virtual simulation technology development, do the following discusses.
Keywords: building engineering; The construction; Virtual simulation technology; Application development
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
在21实际科学技术迅速发展的时代，计算机技术的普及，在推动社会发展的同时，还极大的改变了人们的日常生活。计算机智能系统在建筑工程施工中的运用，能够有效的规范工程施工技术，提高工程的管理水平，为建筑工程的施工质量提供有效的保障。在当前我国建筑工程施工领域中，常用的软件系统主要包括专家系统、 智能管理系统、 办公自动化系统等几个方面，这些计算机技术的应用，在原有的基础上弥补了传统施工方法及理论上的不足，避免了工程施工中不必要的麻烦。在此，本文从虚拟仿真技术、虚拟仿真系统在建筑施工中的应用以及虚拟仿真技术在工程施工中的研究和应用展望等三个方面出发，针对虚拟仿真技术在工程施工中存在的问题及完善途径，做以下简要分析：
一．虚拟仿真技术
在当前工程施工建设中，虚拟仿真技术是指通过计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种学科的优势，为人机 对话提供了更直接和更真实的三维界面，并能在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户身临其境。在虚拟技术使用的过程中，除了能够对制定技术进行虚拟模仿外，还能通过真实逼真的环境，为技术的实提供相应的环境支持，在当前社会发展的过程中，虚拟仿真技术在多个领域中得到了飞速发展。而虚拟仿真技术在建筑工程施工中的运用，其核心在于通过同虚拟仿真技术，真实的再现工程施工中的各个环节，确保施工程序的规范化、科学化，在保障施工质量的同时，还能发现施工过程中存在的问题，以便在实际施工中能够将其造成的损失降到最低。由此可见，虚拟仿真技术在建筑工程施工中有着极其重要的作用。
二．虚拟仿真系统在建筑施工中的应用
在当前人们的日常生活中，虚拟仿真技术作为一门新兴的学科，已经广泛应用到各个行业中，而虚拟建造在形成使用的过程中，至今仍没有形成统一完善的体系，其中既包括技术原有，也在一定程度上存在着较大的资金投入。在当前我国虚拟建造理论形成的过程中，主要体现在以下几个方面：首先，通过对建筑理论的研究，将建筑理论融入到虚拟建造中，为其下一步的施工环节奠定基础。其次，在虚拟仿真技术在建筑施工领域的运用，能够凭借自身的可视化仿真优势，将施工过程中的整体施工体系，清晰的反映出来，以便在实际施工中能够及时的弥补施工过程中存在的不足，确保施工活动的顺利进行，在节省大量施工成本的同时，还能为其下一步的发展奠定基础。最后，虚拟仿真技术在建筑行业中的应用，其核心在于计算机软件研制与系统开发。
三．虚拟仿真技术在工程施工中的研究和展望
随着社会经济的迅速发展，建筑行业也在原有的基础上取得了进步，而虚拟仿真技术在建筑工程施工领域中的运用，不是一朝一夕就能形成的，而是需要长时间的积累与发展。且在其具体实施的过程中，其核心取决于计算机硬件和仿真软件本身的发展。在当前虚拟仿真技术实施的过程中，其存在的问题主要表现在以下几个方面：
首先，在虚拟仿真系统开发实施的过程中，对计算机的硬件平台提出了较高的要求，且在研究开发的同时，需要在专业的工作站及实验室中进行。由此不难看出，企业在进行虚拟系统研究开发的过程中，需要投入大量的资金建造实验室，同时还要购买国外先进的设备与软件，这些，都在一定程度上限制了虚拟仿真技术的应用。
其次，虚拟仿真技术在建造工程施工运用的过程中，需要借助国外进口的软件平台。然而在其实际实施的过程中，结合着我国当前社会的发展现状，在施工企业虚拟仿真系统的集中型软件几乎不存在，再加上建造工程本身施工周期长、规模大、施工程序多等影响因素，对项目开发的成本及技术都提出了较高的要求，而这些，都是当前从事虚拟仿真技术研究人员应解决的。
最后，在虚拟仿真技术研究开发的过程中，人才作为其研究的主体，不仅关系着虚拟仿真技术的研制开发，还在一定程度上关系着建造企业的生产发展。由此就需要建造企业在实施虚拟仿真技术的过程中，其核心基础自爱与培养自己的开发骨干，确保在软硬设施具备的前提下，能够全方面的开展虚拟仿真技术的研究。
面对当前社会经济的发展形式，虚拟仿真技术在建造工程施工中的运用，已经成为社会发展的必然形式，同时也是科技发展的必然结果。在我国一些大型施工企业，其工程技术人员具备高水平的软件研发能力，且在研究的过程中，加上计算机的辅助，能够结合着建造工程的实际状况，将虚拟仿真技术运用进去，真实的再现建筑施工中的每一个施工环节，通过逼真的环境渲染，能够使施工管理人员第一时间发现施工活动中存在的问题，并及时的采取措施进行避免，在减少建筑工程成本投入的同时，还能保障工程的施工质量，为其今后的投入使用奠定基础。
仿真技术的应用使仿真软件取得了飞速发展，新的并行计算方法、 新的仿真平台和编程技术使其具有更好的可扩展性。实行校企 （研） 联合是加快建筑业科技进步， 推进施工现代化的一个重要捷径。建筑企业采用与专门科研院所合作的方式， 充分利用高等院校的科研实力和人才优势， 建立起长期的合作伙伴关系， 积极开发和应用虚拟仿真系统。
总结：
综上所述，随着社会经济的迅速发展，虚拟仿真技术在建筑工程施工中的运用，能够及时的发现施工过程中存在的问题，通过相应的措施将其避免；同时能够在原有的基础上规范施工程序，完善工程的施工管理，在确保工程施工质量的同时，还能在原有的基础上促进我国建筑行业的发展，为我国社会的发展做出杰出的贡献。
参考文献：
[1]禹禄君.探究虚拟仿真技术应用的新模式[J].长沙通信职业技术学院学报，2008，(04) .
[2]吴青萍，张慧敏.建筑工程施工中虚拟仿真技术探索与实践[J].常州信息职业技术学院学报，2009，(06) .
论文摘要：论述了基于虚拟产品设计模式和虚拟环境的产品创新设计、人机工程分析、形态组构、设计管理等产品造型设计方法的应用，认为在 现代 工业设计中运用虚拟现实技术，将极大地加快产品设计周期，降低产品开发的成本，对工业设计方法的创新有着巨大影响。
0 引言
虚拟现实 vr (virtual reality)是一种高度逼真的模拟人在 自然 环境 中的视 、听、动等行为 的人机界面。 简单地说，是一种可 以创建和体验虚拟世界的 计算 机系统。虚拟现实技术是 20世纪末兴起的一 门新的综合性信息技术 ，它融合了计算机图形学、多媒体技术 、人工智能、人机接口技术 、数字图像处理 、 网络 技术 、传感器技术及高度并行的实时计算等技术，它不仅指那些戴着头盔和手套的技术，而且还包括一切与之有关的具有 自然模拟、逼真体验的技术和方法 ，它的根本目标就是达到真实体验和基于 自然技能的人机交互。
工业设计是建立在 科学 技术基础之上 ，以赋予工业产品 艺术 性为目的的一项感性思维和理性思维相互融合的工作。工业设计的程序有具体的方法和整体的战略进行指导和支持，不同国家、不同时期面对不同的设计对象时，工业设计的程序与方法也是各不相同，大体上有以下几种：创新设计法 、人机工程学法 、形态组构法 、系统设计方法 、caid方法 、价值工程与价值创新法、设计管理法等 。将虚拟现实技术引入工业设计中，在设计的各个阶段利用虚拟数字模型方便快速地进行各种调查和试验，可以取得适用面更广、更接近真实状态的试验数据。同时，建立在实验基础上的产品设计工作将更具科学性和客观性，给工业设计的方法论 以新的理念。
1 虚拟现实技术在国内外研究的现状
1．1 国外的研究情况
随着虚拟技术的不断成熟与 发展 ，一些发达国家已经在很多领域 中应用了虚拟设计 ，也成立了许多与虚拟技术相关的实验室、课题组，其中著名的有美 国贝卡罗来那大学(unc)的计算机系 ，其主要的研究课题是物理建模与仿真项目和建筑漫游项 目，此外还有美 国的密歇根大学虚拟现实实验室，主要研究 vr在轿车车身设计中的应用以及虚拟现实技术在产品开发中的应用。瑞士苏黎士理工大学计算机图形实验室主要的研究课题包括动画与虚拟平台、协同虚拟环境 (collaborative virturalenvironment)等。美国宇航局(nasa)的ames研究中心利用流行的液晶现实技术和其它零部件研制出了虚拟飞行器，弥补了飞行模拟器成本过高的不足。美国麦道飞机公司采用沉浸式的虚拟现实系统进行新型号发动机的辅助设计。
1．2 国内的研究现状
相对于国外虚拟设计的发展。国内虚拟技术的研究和应用还比较落后。自20世纪 80年代 vr技术开始起步以来，至今我国在 vr的基础图形技术领域 已经具备了坚实的基础。据不完全统计，目前全国已有 34家科研机构、高等院校和 企业 正在开展虚拟制造技术的研究、开发及初步的示范应用工作 ，有 4家企业参与了这种新的探索，其主要的研究内容包括：① 产品的虚拟设计；② 热加工工艺模拟；③加工过程、装配过程的仿真；④ 虚拟轴机床和虚拟量仪的研制和开发；⑤虚拟企业。总体来看，我国虚拟制造技术的研究多数 是在原先的cad／cam 及仿真技术的基础上进行，而系统 、全面的虚拟制造技术的研究尚未开展，还很少能将成熟的虚拟技术应用到实际开发中，尤其在产品的创新设计中，虚拟技术还未发挥出它应有的作用，应用水平远落后于发达国家。由此来看，我国重视产品设计水平的提升，将虚拟技术应用到设计领域已成为当前国内产品开发的重要环节。
2 基于虚拟现实技术的工业设计方法
2．1 创新设计法
创新是工业设计 的灵魂所在。当代社会 经济 条件下 ，市场产品没有创新就犹如失去了灵魂，很难在竞争对手如林的市场上取得优胜。在当今全新 的经济背景下，设计创新将引导消费、把握机遇，成为决定产品生命力的重要条件之一，以思维创新、行为创新、方式创新为核心的工业设计将在企业产品开发过程中扮演着举足轻重的角色。如图 1、2所示 ，在传统 的工业设计中，人们一直沿用着平面 图来表达设计思想。即使应用计算 机三维 软件，最终也只能得到某个视角的立体效果图，难以真实完整地表达 出设计者的意图。而基于虚拟现实技术的工业设计方法将 以数字化的三维模型作为设计思想的载体，全面表达设计者的意图。人们可以根据自己的需要任意放大、旋转模型 ，主动索取信息，从而实现工业设 计由 面表达 向体表达 的突破 ，使设计师有更充裕 的时间来考虑设计的细节 问题这无疑对工业设计的方法创新带来了革命性的冲击如图 3所示。
此外 ，虚拟现实技术与网络技术的结合，将可以构建一个全新的开放式设计平台，以三维数字化模型作为设计思想的载体 ，全面表达设计者的意图。打破地域限制，实现用户与设计 、开发人员的良好沟通和互动。
2．2 基于虚拟现实技术的产品人机工程分析
(1)人机工程学参数的采集与分析。传统的人机工程学在参数的采集和分析中存在诸多问题：①采样数量 、测量和数据分析的工作量均很大，且成本高 、周期长；②无法进行动态修订；③缺乏对于企业具体产品的针对性；④参数多为二维模型。若在具体的采集和分析中使用三维扫描技术 (获取静态三维数据 )、 动作捕捉技术 (获取动作特征数据)，即可生成虚拟被试三维动态数字模型 。这些数字模型在被更新前一直可以 “活在”虚拟现实技术平台上，通过对虚拟被试三维动态数字模型的关键点控制 ，实现实时数据的不断更新。 (2)虚拟人机工程设计与评价 。虚拟人机工程设计借助于虚拟样机 (virtual prototype)系统进行设计 ，故也称其为虚拟人机工程学环境。设计人员和不同技术背景的人可以直观地观察到各种虚拟人体三维数字模型的实时情况，精确研究产品的人机工程学参数 ，直接与设计的产品进行交互，并评价产品的性能。
在传统产品设计的人机系统中，人是操作者 ，机器只是被动的反应 ，而在虚拟产 品设计的人机系统中，人成为主动参与者 ，复杂系统中可能有许多参与者共同在以计算机网络系统为基础的虚拟环境中协同工作。在基于人机工程的传统产品设计中，人机分析和评价必须是在产品设计完成后的样机模型中或者在试制的产品中进行．而在基于人机工程的虚拟产品设计中，人机设计分析评价又是在产品设计的过程中可以同时进行，也可与产品使用者进行各种实时的交互。
如图 4所示．基于人机工程的传统产品设计的人机评价是在样品试制后才进行，若人机评价结果达不到要求 ，就需要进行重新设计 和样 品试 制 ，再进行人机评价，这样反复循环指导方能达到要求，这种评价方式既浪费时间又耗费资源。而图 5基于人机工程的虚拟产品设计全过程采用协 同并行式，人机设计 、人机仿真和人机评价实现交互式。不需要样品试制的过程 ，而且和虚拟加工 、虚拟制造形成并行 ，大大 的节省 了时 间和资原，也加快 企业 新产品的开发进程。
2.3形态组构法
有研究表明，“看”是人类五种感觉中最为重要的感觉，因此，形态与色彩在设计中占据着尤为关键的地位。崭新符号的合理创造，依赖于深入观察理解生活与 自然 形态，及随后进行的创造性抽象思维活动。这里需要强调的是，通过对自然的学习、研究、分析，进一步升华创造出富有生命力的形态这一过程，必须遵循 科学 的研究方法与程序[5]。图2所示的电锤，其头部造型形成了电锤强劲的冲击力，而整体的外形设计不仅有传统电锤的风格，更有本款造型个性设计的明显特征；锤前端典型的电锤圆鼓造型构成了锤的共有特征，但也被赋予了更明确的时尚个性，线条形式随锤体轻微向外弯曲，以至前端产生运动感，海鱼般的外形与原有造型相比更是有着大胆的突破，但那正体现了电锤灵活的运动特征。在采用虚拟现实技术进行本产品的造型设计时，设计师借助于freeform系统，依照科学的方法从虚拟立体的观察和人机交互中不断进行深入分析研究，见图6，找出形态变化的一般 规律 ，使其在固有的限定条件下自如地进行联想、抽象与创造，把思维与创造力带入一个“美的自由王国”。
2.4设计管理法
设计管理常以并行工程为模式[7]，设计过程引入虚拟现实，将使参与产品开发的所有专业人员可采用并行工作模式系统地将市场需求、工艺制造水平、装配、维修、产品推广等来实现协同工作。图6所示的freeform建模系统即可以在设计过程中满足直观交流这一要求，设计师利用力反馈输入设备进行模型的塑造，也可在原来产品的基础上进行不断地修改，并在短时间内完成新的概念模型。为了让更多的专业人员参与到设计中，还可利用增强式虚拟现实系统，在真实的环境中增加虚拟物体、装饰、结构部件，改变样式，将信息与生产准备阶段的反馈信息相结合,选出最后方案。基于虚拟现实技术的设计管理能很好地遵循“赋予工作的喜悦”的理念,设计中注重理性因素的表达，使设计更加大胆地运用前卫个性的动物外观形态的处理手法，将产品的目标市场牢牢抓住，本文电锤产品便是作者为无锡锐克电动工具有限公司进行设计的典型范例。目前电锤产品包括八个系列，在虚拟设计中能感悟到该品牌的每一款产品，设计集个性、高性能、完美美学和实用乐趣于一身，在虚拟使用电锤中感悟到高科技，感悟到电锤凸形腰线的形态美，及至高境界的精神美。
关键词：虚拟设计新产品开发人机工程学
1．虚拟设计在新产品开发中的特征
由于当今市场竞争日益激烈与科学技术进步的加快，使得产品开发的技术含量与复杂程度日益增加，同时也由于产品的生命周期不断地缩短，因此，缩短新产品开发的周期、提高新产品开发的技术水平、降低新产品开发的成本，并保证上市后产品的上市周期，是当前新产品开发着重要解决的问题。
虚拟设计（VirtualDesign）属于多学科交叉技术，涉及众多的学科和专业技术知识，它是随着科学技术的发展，特别是计算机辅助CAX技术的发展，开始广泛地应用于企业的生产与制造之中。由于虚拟设计技术在新产品开发过程中的应用，使产品设计实现更自然的人机交互，采用并行设计工作模式，系统考虑各种因素，使相关的人员之间相互理解、相互支持，把握了新产品开发周期的全过程，提高了产品设计的一次性成功。从而缩短产品开发周期，降低生产成本，提高了产品质量，给企业带来了更多的商机。
2．虚拟设计在新产品开发中的应用
2．1虚拟产品设计
近几年来，CAID技术为企业在新产品开发过程中提供了有力的支持，但目前在虚拟产品设计中多使用软件组合来完成产品设计过程。例如复杂曲面的产品造型，多采用Rhino和Pro/Engineer等软件的组合使用来完成虚拟产品设计模型，其实质并没有把设计人员从二维鼠标与键盘上解放出来，设计人员也并没有真正参与到虚拟产品设计中来，在某种角度上限制了设计人员的积极性与创造性的发挥。
随着虚拟现实（VirtualReality）技术与多媒体技术的发展，虚拟现实技术与多媒体技术有机结合在新产品开发过程中的使用，以及科技人员在不断提高的计算机操作的人机界面综合技术，改善了虚拟产品设计中人与计算机的交互方式。目前，所采用的将虚拟现实技术引入CAD环境，这将便于模拟新产品开发中产品的某些性能，又便于设计人员对产品的修改。技术条件好的公司，在进行虚拟产品设计时，设计人员可以先利用现有的CAD系统建模，再转换到VR环境中，让设计人员或准客户来感知产品。设计人员也可以利用VR-CAD系统，直接在虚拟环境中进行设计与修改。例如在对汽车的设计时，设计人员在具有全交互性的设计环境中，利用头盔显示器、具有触觉反馈功能的数据手套、操纵杆、三维位置跟踪器等装置，将视觉、听觉、触觉与虚拟概念产品模型相连，不仅可以进行虚拟的合作，产生一种身临其境的感觉，而且还可以实时地对整个虚拟产品（VirtualProduct）设计过程进行检查、评估，实地解决设计中的决策问题，使设计思想得到综合。在交互性的虚拟环境快速成型设备上，设计人员对虚拟产品设计模型的直接设计，提高了设计人员积极性与创造性的发挥。
有的企业在新产品开发设计时，还建立了物理试验模型PMU（PhysicalMock-up），如油泥模型（ClayModeling）等已逐步被计算机和仿真代替，在此基础上进行产品设计建模和仿真设计，以达到改进产品方案设计的目的。虚拟产品也就是最初的数字试验模型DMU（DigitalMock-up），虚拟产品设计初级阶段的虚拟油泥建模（VirtualClayModeling），可以适应创造性设计过程所提出的直观要求，设计人员可以在虚拟环境空间中，利用轨迹跟踪系统可以削掉和涂抹虚拟的油泥材料。所设计的产品可得到精确的描述，物理模型能通过快速原型方法被迅速的制作出来。例如：美国波音公司777飞机的虚拟原形机，就利用虚拟产品设计对该产品进行全数字化三维描述，实现了产品设计的虚拟油泥模型和无纸工程等，这个模型可为产品开发不同的阶段和设计原则提供参考。同时，虚拟产品设计在造船等其他新产品开发方面也得到了成功的应用。
另外，虚拟产品设计与其它设计过程进行数字连接，可实现新产品开发过程的集成，使并行工程(ConcurrentEngineering)得到充分体现与实施。从而缩短开发时间，降低开发成本，发挥设计人员的创造性潜能。
2．2虚拟装配设计（VirtualAssemblyDesign）
虚拟装配设计（VirtualAssemblyDesign）是虚拟设计在新产品开发方面具有较大影响力的一个领域。虚拟装配（VirtualAssembly）采用计算机仿真与虚拟现实技术，通过仿真模型在计算机上进行仿真装配，实现产品的工艺规划、加工制造、装配和调试，它是实际装配的过程在计算机上的本质体现。目前，就其技术而言，已经成熟，虽尚没有商用虚拟装配系统，也尚未充分地应用于新产品开发的分析和评价，但这项技术在新产品开发中已得到肯定，并具有很重要的意义。
过去传统的产品开发，常需要花费大量的时间、人力、物力来制作实物模型进行各种装配实验研究，力求在产品的可行性、实用性和产品性能等方面进行各种测试分析。现代设计要求设计人员在虚拟产品开发早期就应考虑装配问题，在进行虚拟装配的同时创建产品、分析装配精度，及时优化设计方案。
虚拟装配的第一步是在CAD系统创建虚拟产品模型，然后进入并利用虚拟装配设计环境（VirtualAssemblyDesignEnvironment）系统，产品开发人员在VADE系统中开展工作，借助虚拟装配设计环境系统，设计人员可以在虚拟环境中使用各种装配工具对设计的机构进行装配检验，帮助设计人员及时发现设计中的装配缺陷，全面掌握在虚拟制造中的装配过程，尽可能早地发现在新产品开发过程中的设计、生产和装配工艺等问题。利用这个虚拟环境，评价产品的公差、选择零部件的装配顺序、确定装拆工艺，可将结果进行可视化处理。
实验表明，虚拟装配设计的完善将有效缩短新产品开发的周期，减轻设计返工的负担，加快了引入高级设计方法和技术的速度，提高新产品开发的质量与可靠性，同时也降低新产品开发的成本。
2．3虚拟人机工程学设计
虚拟人机工程学设计是借助虚拟样机（Virtualprototype）系统，也有人称其为虚拟人机工程学环境，将它引入虚拟人机工程学评价系统，设计人员可以精确研究产品的人机工程学参数，并且在必要时可以修改虚拟部件的位置，重新设计整个产品的构造。另外，它还允许不同技术背景的人直接与设计的产品进行交互及评价产品的性能，有助于满足不同用户的特殊要求。
英国航空实验室研究人员研制了一个虚拟人机工程学评价系统。通过这个系统设计人员可以精确研究轿车内部的人机工程学参数，适时修改轿车虚拟部件的位置，对整个轿车的内部构造重新设计。这项技术为新产品开发在产品的人机工程学研究方面提供了新的方法，可以不断地利用该系统来验证假设，既减少开发费用，又缩短了制造模型的时间，同时又可以满足产品多样化的要求。
2．4虚拟设计在新产品开发中应用前景
随着多媒体技术软硬件飞速发展，特别是虚拟现实技术与多媒体技术有机结合，加快了设计人员从键盘和鼠标上解脱下来的速度，使虚拟设计技术在新产品开发应用方面也得到提升。虽然目前仅是起步阶段，在通过多种传感器与多维的信息环境进行自然的交互方面，及实现全方位的认识方面还有待于进一步提高，但在新产品开发设计应用方面具有很大的潜力，而且应用前景广阔。应该深入开发研究，使虚拟设计技术更好地帮助设计人员在新产品开发中提升设计创新思维能力与产品设计水平。
3、虚拟设计在新产品开发中应用使科学与艺术更好地得到融合
虚拟设计技术与新产品的开发都是建立在科学技术进步的基础之上，都需要科学技术的支持。新产品开发以科学技术理论为基础，然而在新产品开发中的虚拟产品设计等问题上，虚拟现实技术又为设计人员提供了有艺术创造性思维的空间，扩展了设计人员的艺术设计思维，使设计人员能够从理论认识到感性认识对产品进行设计、分析和评价。使设计人员在精神世界的存在中获得心灵自由，让设计更趋人性化、艺术化。
虚拟设计在新产品开发中的应用，使科学的思维方式和艺术的思维方式悄悄地相互侵入和占有着。科学的发明和创造溶入了艺术的想象和品格，艺术的创造和对产品形态美的探索又渗入科学的理论和品质，虚拟设计在新产品开发中的应用是科学与艺术的融合。
4、结束语
虚拟设计技术为新产品开发提供了数字设计平台，使新产品开发的周期减少、费用降低，提高了新开发的产品质量。但是如何更有效地利用虚拟设计技术为新产品开发服务，还有待于我们在实际的设计中进行探索。
参考文献：
[1]柳冠中.科学×艺术的时代,
卢新华.科学与艺术——互溶的两个世界,
中央工艺美术学院艺术设计论集北京工艺美术出版社,1996.10
[2]刘宏增,黄靖远编著.虚拟设计.北京：机械工业出版社,1999.12
关键词:虚拟现实;技能培训;虚拟培训;模式
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)31-
Explore the Training System Development Model Based on Virtual Reality Technology
GAO Ben-cai, LIU Guang-ran
(Tianjin University of Technology and Education, School of Information Technology and Engineering, Tianjin 300222, China)
Abstract: Compared to formerly any time,Nowadays,China all needs the high quality technical worker who grasps each skill. Compared with the developed country The Chinese mechanic population as well as the intermediate and senior mechanic's proportion has already a very big disparity, this does not tally extremely with the Chinese high speed development financial circumstance, The traditional mechanic education has not been able to complete the such huge education project. This article will discusses the new training pattern based on the virtual reality technology --- Virtual Training, Analyzes the sole superiority which the virtual reality technology has and pour it into the mechanic development as formidable propelling force, elaborated the virtual training system performance history and attempts to summarize the development pattern. Hoping this article can provide the model for the correlation personnel, provide the powerful talented person safeguard to maintains the high speed development for the Chinese economy.
Key words: virtual Reality; skills training; virtual training; mechanic
在当今中国,技工教育受到全社会的高度重视,知识、技能和创造得到了充分的尊重和发挥,一个有利于技工教育发展的良好氛围正在形成。
随着经济全球化进程的加快,21世纪的中国已经成为全世界的制造中心,我国要想扮演好这个世界制造中心的角色,一大批高素质技术工人必不可少。现代产品的更新换代的周期已经完全的颠覆了一些人所能够承受时间概念高科技产品更是源源不断的推陈出新。传统的技工培训模式已经不能挑起这么艰巨的任务,亟待开发新的培训模式。
诸多难题阻碍着现代技工教育的发展,至今技工学校还没有走出一条适合中国国情的发展道路。我想基于虚拟现实技术的虚拟培训或许可以解决难题实现破冰,推动技工教育的良好的发展。
1 虚拟现实概念及特征
虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)是1989年美国的J.Lanier(后来曾是专做VR产品的VPL公司董事长)提出的,国内也有人译为“灵境”,国外与虚拟现实同类的术语,还有虚拟环境、人工现实及电脑空间等。
虚拟现实有三个突出的特征:沉浸性、交互性、构想性。
2 桌面虚拟现实与虚拟培训
桌面虚拟现实(Desktop Virtual Reality,DVR)主要是在个人计算机和低级别的工作站上进行环境仿真,依靠计算机的屏幕提供给用户一个虚拟的平台,运用虚拟现实的输入设备实现与虚拟世界场景之间的交互。
虚拟现实技术是利用计算机生成极为逼真的环境,通过生动的视觉、听觉、触觉等效果以及随参与者的动作而变化的场景使人获得身临其境的感觉。现阶段由于完全的虚拟现实系统价格昂贵目前只用于科学研究,其中基于虚拟现实技术的培训(简称虚拟培训)采用增强现实的虚拟现实系统(也称桌面虚拟现实)改变了原有的培训方式,为用户提供一个直观、友好的图形化培训环境,适应社会需求。使得用户在计算机提供的逼真的三维虚拟环境中熟练掌握某一装置或某一系统的操作使用方法。大大减少了技工培训中的各种资源的消耗提高了培训质量和培训效率,有助于实现对于危险作业或不具备试验条件的高级培训。
3 职业技能培训
职业技能培训是现代经济增长的不竭动力。著名经济学家舒尔茨在考察经济增长的主要原因时指出:对人力资本的投资是最重要的生产性投资,也是经济增长不竭的动力。根据人力资本理论,人力资本比物质、货币等资本要素具有更大的增值空间,因为作为“活资本”的人力资本,具有创新性、创造性,具有有效配置资源、调整企业发展战略等市场应变能力。因此,职业技能培训是人力资本投资的一个组成部分,而且职业技能培训是实现终身教育,建设学习型组织的主要教育形式,其良性发展能满足社会经济发展对高素质、技能型人才的需要,必然对GDP增长带来更高的贡献率。
4 虚拟培训系统的开发过程模式探究与设计实例
虚拟培训系统是利用虚拟现实技术生成的一类适于进行教育培训的虚拟环境,它可以是某一现实世界培训基地或设施的真实再现,也可以是虚拟构想的世界。受训人员通过与虚拟环境进行交互获得经验达到学习和培训的目的。
4.1 虚拟培训系统的开发模式
在中国知网上以虚拟培训系统开发模式为检索词分别以题名和全文项进行精确查找,查找结果都是没有相关的文献资料,通过阅读虚拟培训系统的相关论文资料后也没有发现关于虚拟培训系统开发模式的有关论述。通过阅读虚拟培训系统的相关文献,比较各种虚拟培训系统的开发过程,结合本人实际的设计经验总结归纳出虚拟培训系统开发模式。如图1所示。
虚拟培训系统的开发过程大致分为四个阶段:首先,对将要开发的课程进行系统分析,其中包括对学习内容的分析判断虚拟培训系统是不是内容表现的最佳选择。如果可行就要继续将学习内容进行必要的分解分成若干的模块和单元,这样有利于将复杂的任务简单化使整个任务比较容易的得以实现;另外要对学习任务进行分析即通过培训要求学习者掌握的知识经验的总和并为接下来的教学策略的选择提供支持,在这项工作中还需要明确学习者要掌握预期的知识经验需要学习的各种理论知识、动作要领、技能流程以及必须完成的操作练习。其次,同时进行3D图像建模与交互的设计与实现两个阶段的工作。这两个阶段也是系统开发的两条主线,在3D图像建模阶段依据前期的素材的准备运用3D建模工具开发虚拟学习环境。这个阶段是整个开发过程中工作量最繁重的一个阶段,需要开发人员熟练掌握3D建模工具,通过反复细致的设计修改才能开发出逼真的虚拟环境。要根据学习者的特征(不同群体适应不同的交互方式)依据相关的交互理论运用恰当的交互工具科学合理的进行设计与实现。交互的设计与实现阶段要特别的引起重视,因为大部分学习任务的完成都有赖于系统的交互功能,交互设计的好坏与最终的学习效果有着直接的联系。最后,是系统的合成与调试,这一阶段能够保证系统顺利的得以实现并应用在教学中。在该阶段中包括了将必要的教学策略、理论知识以及一些必要的文字说明嵌入到系统中使它真正成为一个用于教学的工具。在调试是比较繁杂的工作,需要我们有足够的耐心和精益求精的精神通过不断的发现问题解决问题使系统不断的得到完善保证系统发挥最大的作用。
4.2 虚拟现实系统的设计实例
4.2.1 案例简介
数控机床是技工培训中的重要课程,由于数控技术较为复杂所以学习难度比较大,学员往往要用很长的时间来了解数控机床的工作原理之后才能够进入现场实际操练或是根本找不到相应的设备操练。我们设想开发这样一个虚拟训练系统使学员能够利用电脑实现理论与实践相结合,通过使用这么一个系统学员能够掌握数控技术的基本理论知识、数控机床的组成及工作原理、基本的操作练习。让学员在进入实训现场之前形成必要的知识经验的准备,增强训练的针对性提高培训效率。
4.2.2 设计构想
该虚拟训练系统首先呈现出的是数控技术的基础知识和数控机床的工作原理,此处用带有碰撞的行走动画来表现。围绕数控机床的工作程序来设计活动和交互,在给出零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后学员被要求编制出零件加工的数控程序单。对于形状复杂的零件,学员可以在计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计;编好的数控程序学员会被要求输入到数控装置的一种存储载体上,用动画形式抽象表现数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序,经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理,输出各种控制信息和指令给驱动装置,经功率放大后按照指令信息的要求驱动机床移动部件,以加工出符合图样要求的零件;再用动画显示位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来,经反馈系统输入到机床的数控装置之后,数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较,控制驱动装置按照指令设定值运动;学员在呈现的辅助控制操纵界面中按下按钮后随之会发生相应的变化比如刀具的转换、指令交换工件和机床部件的松开、夹紧等动作。在以上几个步骤中适时现实必要的文字补充材料以便于学员理解。
4.2.3 技术实现
本系统的开发工作主要集中在虚拟场景建模、虚拟动画的制作以及交互的设计与实现三个环节。
在建模方面,3DSMAX的建模功能是非常强大的完全能够满足桌面虚拟现实系统的建模需求。在虚拟动画的制作方面,可以用普通的动画制作软件如flash等。但是这样就存在一个不同格式文件相融合的问题,如果直接用3DSMAX制作的话相对来说会比较容易。在交互方面,较为简单的交互可以将MAX格式转换成VRML格式通过VRML内部的交互传感器来实现。在一些较为复杂的交互实现上编程语言更具优势,但是难度也是很大的。有很多交互我们根据学习任务要进行设计的但是实现起来难度很大,我们就要灵活掌握通过对能够实现的交互功能进行有限的组合达到预期的效果。在交互的设计实现过程中还要重点关注的一个问题就是有效的教学设计的使用。
5 结束语
全文主要探讨了虚拟现实技术应用于技工技能培训的新模式,介绍了虚拟培训系统的开发过程,至于具体的应用于技工教育的虚拟培训系统(软件)的设计和开发我们正在进行进一步的研究。
参考文献:
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[8] 汪成为,高文,王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及应用[M].北京:清华大学出版社,1996.
[关键词] 虚拟现实技术
有学者认为，虚拟技术是指以网络技术、多媒体技术等具有物理实体特征的信息技术为物质基础，建构虚拟技术场域的技术中介手段。这种分析比较明确地表述了虚拟技术实体不是虚拟的，作为存在于现实空间的技术表现形态，它是具有物理特征的技术，虚拟技术的“虚拟”性在于是建构虚拟技术场域，即网络虚拟空间的技术中介手段。虚拟技术实现了波普尔所描述的世界1、世界2和世界3的高度契合与统一，在理论上具有同构性，从这个意义上说虚拟技术是具有革命性的技术形态。也有学者认为，所谓虚拟现实技术，是指在计算机软硬件及各种传感器(如高性能计算机、图形图像生成系统，以及特制服装、特制手套、特制眼镜等)的支持下，生成一个逼真的、三维的、具有一定的视、听、触、嗅等感知能力的环境，使用户在这些软硬件设备的支持下，能以简捷、自然的方法与这一由计算机所生成的“虚拟”世界中的对象进行交互作用。
从词源看，“虚拟”一词是由英文virtual reality(虚拟现实，又译虚拟实在)派生出来的。在英文中，表示“虚拟的”词语并非unreal(不真实的)、visional(虚幻的)、pretended(虚假的)或fictitious(编造的)，而是virtualiter，意为“具有可产生某种效果的内在力的”，源于拉丁语“virtus”、“virtualis”。中世纪神学家兼逻辑学家邓?司各脱曾赋予这个词最初的哲学含义。他从唯史论的基本观点出发，认为事物的概念不是以形式的方式，而是以产生某种效果的内在力量或者能力的方式涵盖其经验性的内容，从而构成形式上统一的现实。因此，事物的概念就是一种虚拟的现实。他试图用“虚拟的”这个词来沟通形式上统一的实在与人们杂乱无章的经验之间的鸿沟，他把虚拟实在赋予事物或过程经验的某些方面，把经验等同于实在。从这个意义上来说，人类思维、意识的发展过程，人类运用概念、符号进行抽象思维来认识自然的过程，就是一个不断虚拟化的过程。人的历史和经验，要依靠文字虚拟过程来传递、保存。印刷文字和图像的物理持性中，包含了虚拟化了的人类经验，使得人不必亲身经历，便可以继承祖先的历史和经验。显然，这种借助意识、概念和符号的虚拟是现实在人脑中的表现形式，同时也是人认识现实世界的方式。
牛津大学出版社出版的《牛律辞典》(1989)对目前计算机及通信等科技领域里经常使用的“virtual”解释是:“Not physically exiting as such but made by software to appear to do so from the point view of the program or the user。”可以翻译为:一种由软件生成的非物理存在，但从程序和用户角度来看像真的一样。虚拟特指用0、1数字方式去表达和构成事物及其关系。商务印书馆出版的《牛津高级英语学习词典》(OALD)中对“虚拟的”(virtual)一词的解释是:实质上的，但尚未在名义上或正式获得承认。《美国传统辞典》对virtual的解释是:“Existing or resulting in essence or effect though not in actual fact，form，or name”，意为“虽然没有实际的事实、形式或名义，但在实际上或效果上存在和产生的”。
“虚拟”一词的当代用法，来自计算机技术和软件工程。在计算机技术中的虚拟存储器、虚拟服务器和企业管理中的虚拟组织等语汇中，“虚拟的”意味着“虽然是无形或非正式的，但在功能上相当于……”。因此具体地说，虚拟就是用数字方式去构成这一事物，或者用数字方式去表达这种关系，从而形成一个与现实不同但又具有现实特点的数字空间。
计算机科学家用“虚拟内存”来代表计算机以这种方式设置的RAM(随机存取存贮器)。虚拟内存技术不添加硬件即可扩展计算机的数据存储，例如，在个人计算机上，虚拟内存可以是RAM的一部分，仿佛它就是硬盘存储空间。这种虚拟磁盘可以像硬盘那样来用，但却不用受实际的机械磁盘的物理限制。随着计算机和信息技术等的发展，虚拟的意义有了扩展。正如美国学者迈克尔?海姆(Michael Heim)所指认:“‘虚拟’一词的涵义后来变成了任何一种计算机现象，从计算机网络上的虚拟邮件到虚拟工作组，到虚拟图书馆甚至虚拟大学，可谓应有尽有。在每种情况下，这个形容词所指的是一种不是正式的、真正的实在。当我们把网络空间称为虚拟空间时，我们的意思是说这不是一种十分真实的空间，而是某种与真实的硬件空间相对比而存在的东西，但其动作则好像是真实空间似的。”从数字化虚拟技术的实践应用来看，虚拟技术在电子计算机领域已经获得了非常广泛的应用。“虚拟内存”(Virtual Memory)、”虚拟存储器”(Virtual Storage)，“虚拟主机”(Virtual Host/Virtual Server)、“虚拟光驱”、“虚拟终端”(VPC)、“虚拟专用网”(VPN)成为经常被使用的电子计算机术语。
这些计算机专用术语基本上可以解释为:以电子计算机硬件技术为技术基础，以软件技术为技术解决方案，在计算机或网络上建构出来的具有真实硬件功能的虚拟的技术存在方式。这些技术存在方式是建构虚拟世界的技术基础。我们可以发现，虚拟技术既包括硬件技术也包括软件技术，是硬件技术与软件技术高度契合的数字化关系表达方式。今天软件工程师们一般是在一种不是正式的、不是真实的但又是实际的意义上来使用这个术语，也就是说相对于自然的、物理的存在来说，虚拟实在让主体在感觉层面上产生具有效果上的等同性。同时软件工程师们也没有把虚拟实在所构成的空间环境简单地称为可能世界，因为在现实世界中许多不可能发生的现象在计算机系统中能够发生，虚拟蕴含着比可能更宽泛的哲学内容。
从认识论的角度来理解，“虚”是一种主观存在，特指大脑对“实”的感知、认知和加工以及在此基础上形成的意象和意境。意识是大脑的本能，意识运动的机制形成人类大脑的思维。人类通过思维形成对“实”的意象和意境。从本质上来看，“虚”是存在于大脑之中的东西。“虚”的主体或精髓——意识或思维——不能以外在的形式精确再现。但却可以通过语言、动作、表情、文学艺术等形式对其进行描述，我们可以广义地称其为“虚拟”。 正如尼葛洛庞帝(Nicholas Negroponte)在《数字化生存》中所说:“虚拟现实能使人造事物像真实事物一样逼真，甚至比真实事物还要逼真。”
参考文献
[1]刘友红:人在电脑网络社会里的”拟生存”[J].哲学动态，2000.1:15
[关键词] 虚拟技术；特征；价值
【中图分类号】 F27 【文献标识码】 A 【文章编号】 1007-4244（2014）07-373-1
虚拟技术最早于出现于二十世纪六十年代的美国，作为信息技术发展中的一项重要技术，虚拟技术的独特特征表现在虚拟技术具有非实体性、信息性和价值性，这些特征集中表现了“虚拟性”。
一、虚拟技术的非实体性
我们知道物质实体的体积和质料会因为外界环境的变化影响而改变。当存储虚拟技术的存储设备被破坏时，支持技术运行的程序代码还会完好的保存在存储系统中，虚拟技术的内容是程序和代码，不能够被触摸的到，虚拟技术的永恒性和无形性共同构成了非实体性的特征。
永恒性。物质实体一般具有物理特性，能够独立存在。虚拟技术显然不属于物质实体，虚拟技术一般是以文字、图片、信息、代码为内容，依靠计算机硬件和操作系统软件为载体，离开了内容和载体虚拟技术只是一连串数字代码，不具有任何技术意义，虚拟技术不能够“自己存在”；虚拟技术的本质是由代码组成的符号，但就技术本身来讲其是无形性的。虚拟技术在存储系统中可以不受时间和空间的限制被保存下来，当存储虚拟技术的存储设备被破坏时，支持技术运行的程序代码还会完好的保存在存储系统中。而书本知识却会因为载体纸张的被破坏，造成书本知识的流失，虚拟技术与书本知识同为知识的表现形式，却会因为不同的载体而使知识的存储形式有所不同，才会使知识的永恒性有所区别。从理论上来看，虚拟技术一旦被创造出来，就可以永远不会失传。
无形性。物质实体都有一定的形态，占有一定的体积并且一般可以被度量。虚拟技术作为一种信息代码的组合，对其可采用现代计算机使用的二进制度量单位进行度量。对物质实体进行度量的度量工具一般也是物质实体，如度量尺及经纬仪等工具；而对信息代码的度量却是代码数字，是无形的。在对物质实体的认识上，洛克把物质实体看成是各种可感性质和心理活动的基质或支撑。他认为“我们通过经验感觉到的感性性质是不能独立存在的，它们只有依附在一定的基质之上…至于事物的实在本质即内部构造，以及这种内部构造和可感性质的关系都是经验不到的，是不可知的”。我们认为虚拟技术的存在的确是不能独立存在的，虚拟技术的存在必须借助软件和硬件才能表达出来。所以对于“实在本质”人们是可以感知到的，从这点来看虚拟技术不符合洛克所说的物质实体的本质，虚拟技术也就不具有物质实体的特征和本质了。虚拟技术是由一连串数字代码组成的无形的经验产品，无法观察和触摸，不具有可触摸性，无形性也就是虚拟技术的“虚拟性”，也是虚拟技术区别于其他技术的重要特性。
二、虚拟技术的信息性
虚拟技术的信息性主要包括内容共享性和延续性两个方面，其中共享性表现在可以实现对系统内容的全面化分享，这种公开分享的方式可以不受信息载体的变化传播信息内容；延续性表现在面对不同的信息使用者时，将专业信息转换为不同的信息形态，从而有利于信息的传播和延续。
共享性。根据虚拟技术的本质我们可知虚拟技术是由人脑创造出来的一种符号代码，这种符号代码的载体是软件系统和各种硬件设备。我们知道一般的文字、音乐以及图画等也可以属于信息体，这些信息体的存在也都依靠一定的载体。其中文字载体可以是纸张也可以是计算机显示器，音乐的载体通常是音乐刻录器或者音乐播放器。但是文字、音乐等信息的载体一般会随着环境的变化而发生改变，纸张会因为书籍受到破坏而丢失文字信息，音乐刻录器会因为损坏而无法播放音乐信息，图纸会因为被破坏而失去图画信息，可以说这些信息的载体都是不稳定的，都是容易丢失信息的。延续性。我们知道知识和科学技术都是信息，都是用符号表达的社会信息，而社会信息却是永不消失的，这种亘古不变的信息正是由于可延续性才做到的。信息不仅在时间上能无限延续，而且在空间上也能无限扩散。信息作为一种社会财富，可以同时供许多人使用。它不像其他资源那样，在交换过程中遵循等价交换原则，失去一物才能得到另一物。在信息的延续方式方面可以采用语言、书籍、广播、电视等人类常用的信息传递方式。人们在借助虚拟技术方便生产和生活的同时，却在这项技术的延续发展方面缺乏考虑。在传播技术使用的同时我们有必要对技术延续过程中出现的问题进行思考，这是科学文明传播中必经的环节。
三、虚拟技术的价值性
虚拟技术可以帮助人们实现很多生产和生活方面的需求，正是因为社会的需求虚拟技术才得以体现其使用价值。社会的需求促进了技术商品化的发展，实现了技术的经济价值。
使用价值。虚拟技术的使用价值表现为其可以作为一项工具或手段，借助于虚拟技术人们可以实现对现实环境的模拟、对现实环境中可能存在的虚拟以及对现实环境中不存在的创新。借助于虚拟技术人们创造了一定的财富，正如马克思所说“不论财富的社会形式如何，使用价值总是构成财富的内容，而这个内容最初同这种形式无关”。使用价值是一切商品的共有属性，商品正是因为具有使用价值才会被社会需求，才有交易流通的可能性。只是作为技术的商品同一般的物质商品有所不同，物质商品作为出售品是有形的，而技术商品是无形的。因此，可以说虚拟技术的是一种特殊的商品。经济价值。虚拟技术的价值性主要是通过虚拟技术产品体现出来的，我们知道虚拟技术产品以计算机硬件和操作系统设为载体。一旦离开了载体，虚拟技术产品就没法体现出其在网络交互平台中具有的使用价值和经济价值。正如马克思所说，“一个使用价值究竟表现为原料、劳动资料还是产品，完全取决于它在劳动过程中所起的特定的作用，取决于它在劳动过程中所处的地位，随着地位的改变，这些规定也就改变”。也就是说对于虚拟技术的价值性也要在特定的环境下进行研究，离开了特定的环境，虚拟技术产品也就很难体现其应有的经济价值。利益的趋势推进了更多技术产品的研究和开发，虚拟技术的可交易性才使得它能够流通和体现出一定的经济价值。
参考文献：
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关键词：虚拟制造；模具；教学
中图分类号：TG76 文献标识码：A
模具专业在实际教学中的开设与发展，经历了十多年的完善与改革，始终贯穿从"制件到制件"的项目教学理念，这种项目教学法虽能够制造出模具，但投入较大，制造周期较长，学生在学习模具中品种单一，不能全面掌握模具知识。而随着企业对模具专业人员要求的水平逐年在提高，这样就对模具专业教学提出了严峻的挑战。因此，必须加快模具教学改革的步伐，利用先进的教学设施和合理的教学方法，制定出模具教学的新思路。打破传统的教学模式，以培养出高质量的模具专业技术人员。
针对模具的教学改革，依据多年在模具教学中的经验，提出了将先进的虚拟制造技术应用于模具教学中，此方法的应用克服了以前学生只停留在对模具的简单认识上。他们可以通过虚拟仿真观察、了解、学习到诸多模具内部细节以及其工作过程，对模具的体会认识更加深刻，更具有直观性、趣味性。同时也避免了模具在实际制造中周期长，需要的设备多、投入大、品种单一等诸多因素。
1、虚拟制造与现代模具的关系
虚拟制造技术是一项新的制造技术，它以仿真技术、信息技术，虚拟现实为支撑，对产品设计、工艺、加工、制造等过程统一建模，资源共享。在产品设计及模具设计过程中，模拟出未来产品制造带来的一切不良影响及后果，通过这些虚拟的不良影响及后果及时的加以改进，从而更有效，更经济，更柔性地组织开发产品与生产，以达到成本最小化，产品最优化，生产效果更高化。
2、虚拟制造技术在模具教学中的引入
鉴于以上虚拟制造技术与模具制造技术结合的诸多优点，如何在教学中提高模具教学水平，培养高质量的具有丰富模具知识的专业人才--虚拟制造技术为模具教学搭建了一个良好的教学平台。就是用计算机实现模具教学三维动态多媒体仿真，用现代化教学手段，通过网络使学生直观看到制件及模具内部结构，制件形成过程，模具装配过程及工作过程。用一个虚拟情景，在计算机上实现模具设计制造、装配、成型、试模以及修模的模具制造全过程。
3、虚拟制造技术在模具教学中的运用与实施
1）运用虚拟制造技术对模具产品进行三维设计
虚拟设计能充分利用现有的CAD软件、基于特征设计的设计平台，较好地面向制造设计、装配设计的设计思想。使产品设计完全在三维模型上进行，形象直观，在形象的外观漫游中可实现不同的风格。同时利用单一数据库可及早发现设计上存在的问题，及时的加以修复和完善，避免了下一环节错误实施。通过CAD对三维产品的设计，能够快速复制出模具型腔、凸模、凹模等主要工作零件。还可以提供完整的三维产品模型数据，并将三维数据生成二维工作图纸，三维产品数据可以输出快速成型设备制作样品。在快速模具制造中得到广泛应用。同时利用CAD进行三维动态设计建立三维模型，三维动画演示均可以激发学生的学习兴趣及创
新意识，三维模型设计在模具中占有极其重要的位置，因此在教学中应加以重点教学，也为下一步模具设计打基础。
图1是使用Pro/E软件设计出的三维模型
2）运用虚拟制造技术对模具进行制造
在模具设计阶段无法预料制造过程中将出现的问题，有可能造成图一制造困难或无法加工。利用计算机仿真虚拟制造技术CAM，对模具进行虚拟制造，解决了模具制造过程带来的诸多不合理的因素。模具零部件的加工方法，机床的选择，工艺参数的制定等都可以在虚拟环境下进行实施和优化。此外，在虚拟加工过程中，运用虚拟功能对加工过程进行模拟动作，检查加工工艺并进行优化，有效提高机床的加工效率和模具加工质量。例如根据Pro/E产生的零件图即可生成零件的加工代码。通过计算机构造出一个虚拟的加工环境，在虚拟加工过程中可以观察到刀具完整的运行路径，完成常规加工的各种功能--流道、平面、钻孔等，同时还可以发现加工过程中存在的问题，并及时修正。虚拟仿真加工后，将加工程序代码输入数控机床即可进行实物加工。
3）运用虚拟制造技术进行模具装配
传统的模具装配过程中，需要反复的修模和调试，依靠装配人员的经验，才能得到满意的产品，这样经常导致零件的报废或工期延长。而虚拟制造技术可以大大缩短这一过程，因为虚拟装配是利用虚拟的自然环境、可视化进行。避免模具各种零部件的装配出现干涉情况发生，同时可进行零部件公差分析、装配工艺规划、动态仿真装配过程等。通过这一系列的实施可直观地判断设计中出现的一些不合理因素，及时进行修改与完善。确保设计的正确性，避免模具零件的报废、工艺超长，造成经济损失等。
4）运用虚拟技术进行模具调试
运用模具的虚拟动作过程，对不合理的地方及时反馈信息进行调整。对于虚拟试模出的产品可进行检验，从虚拟产品中可以确定模具是否合理，例如：注射模中的浇口位置是否正确，浇道的位置是否合理，产品转角沟槽处有无缺陷，
制件壁厚是否均匀 ，型腔能否注满等，都可以通过试模检验得到信息反馈，依据反馈信息在进行虚拟情况下修模。如图2所示。
图2
4、虚拟制造技术在模具教学中的意义
1）可以利用现代化的教学手段进行教学，达到传统教学不能达到的效果。降低了教学难度，提高了教学水平，调动了学生学习的积极性。
2）可以提高教学效果，利用动画技术可以使学生很明确、很直观的通过立体动画演示，使学生有身临其中的感觉，增强了学习兴趣，教学效果大幅度提升。
3）能够充分地把模具理论教学与实践有机的结合，特别是在实践教学中效果更为明显。虚拟制造技术节约了教育教学成本，使多数课程在虚拟实验室中进行，多数技能在虚拟实训车间进行，解决了在教学中因设备，教学经费不足等无法完成的教学任务。
4）利用虚拟技术制作各种仿真课件，创新所需要的某种虚拟情景，让学生进行模拟实验，从而极大丰富了课堂的教学内容。在专业课教学及专业基础课教学上也得到充分利用。
通过以上阐述可以看到把虚拟制造技术和CAD/CAM/CAE等数字技术相结合，大大缩短了模具的开发周期，提高了生产力降低了成本。同时将虚拟制造技术在模具教学中的成功开展与实施，为模具专业学生学习创造了良好的学习环境，通过一系列的虚拟场景，解决了一系列模具制造内容，加快了学生学习模具知识的进程。同时形象的虚拟激发了学生学习模具的兴趣，为更好地研究、创新模具奠定了基础。虚拟制造技术也将成为21世纪制造业发展的趋势，必将在我国工业中逐步得到实施和应用。
参考文献
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一、虚拟实在简释
1．虚拟实在的基本概念
虚拟实在的基本概念主要涉及两类，一是从纯粹的技术层面加以界定，二是在前者的基础上结合使用者的感知加以描述。
从技术上来讲，虚拟实在是由计算机仿真模型发展而来的，其实质是一种逼真的仿真模型。约翰·l·卡斯蒂在《可能的世界：计算机仿真如何改变科学的疆域》（直译名）一书中指出，计算机仿真涉及三个世界：真实世界、数学世界和计算世界三个世界[ii]。这显然是一种客观化的视角，其基础是基于科学理论的观测、建模和再现。其中，真实世界对象由时间、位置等直接可观察量，或者由它们导出的能量之类的量所组成，如行星的可观测位置或蛋白质的可观测结构。一般的可观测量由从有限数字集中取值的离散测量集合构成，即以离散取样描述连续过程，而且由于观察的影响，测量在本质上是不确定或测不准的。在数学世界中，人们用符号表示真实世界的可观察属性，而符号通常被假定为时空中的连续统，并被赋予某一数集（如整数、实数、复数）的数字值。第三个世界就是生成虚拟实在的计算世界：它的一只脚在物理器件和光影流转的真实世界，另一只脚则在抽象的数学世界之中。
"完整"的虚拟实在的过程是：
（1）对真实世界的事物a进行观测，并将观测量转换成数学世界中的数据流；
（2）在真实世界中，利用数据流确定的参数，生成具有光影和声音等能够被感知的感觉特性，使人获得与事物a一致的感觉。
显然，虚拟实在微妙之处在于：一方面，它试图从身体感官和知觉等感性层面进行仿真，另一方面，这种仿真的基础又是理性层面的科学理论。由此值得指出的有两点：其一，虚拟实在的精致程度要受到科学理论和技术手段的制约，而对决定感觉参数的数据流的处理则是问题的关键；其二，虚拟实在与真实世界中的实在的联系是间接的，即过程（1）并非必要，虚拟实在实际上可以不受常识和因果律的制约而随意虚构。
鉴于单纯技术性界定的片面性，人们一般从使用者的角度来描述虚拟实在。1992年8月，《商业周刊》（business week）载文介绍了计算机生成的世界──虚拟实在：
"所有系统的核心是数据库……，它们能够再现所有事物。处理能力强大的计算机通过精致的三维图象精确地再现了数据所记录的事物，给人们一个新世界……虚拟实在与其它计算机图象技术的不同之处有二：一是它们还能够传达多种感知信息──声音、触觉──使环境更具真实感；二是交互作用……。"[iii]
由此可见，虚拟实在是一种人可以进入其中的计算机仿真场景，即由计算机生成的三维图象和立体声所展现的能够与人互动的场景（事物和环境），所谓互动，意味着我们不再仅是场景的观察者而且是事件的参与者，即我们能够在某种程度上影响到场景的展现[iv]。美国人詹姆斯.特拉菲尔在《未来城》中十分形象地描述了这种虚拟实境：
卡洛走进工作室的时候，天已经黑了……她走进房间，戴起控制手套，要了一间办公室。她的四周立刻出现整面墙壁的真皮精装书，前面则出现了一张办公桌。"让我们看看上个月的销售数字吧。"她一开口，桌上就出现了一卷数字报表开始卷动。卡洛一边看，一边指出一些需要调整的数字。
几个小时以后，有个声音提醒她说日本的同事已经准备好了。办公室的一端突然消失，出现了一个在太阳下坐在游泳池边的男人。他俩开始比较彼此的分析结果，并一起准备几个小时以后的一个电话会议。
最有趣的是：那些真皮精装书、办公桌、游泳池、甚至太阳，全都是子虚乌有，根本就不存在的。[v]
将真实感的传达和交互性两个方面综合起来就形成了虚拟实在的基本概念。对此，迈克尔·海姆在《虚拟实在的形而上学》一书中对虚拟实作了较为全面描述，内容涉及7个方面[vi]：
（1）模拟性。虚拟实在是计算机图象系统对真实景象的逼真模拟，同时三维音频也令虚拟实在增色不少。
（2）交互作用。在一些人看来，虚拟实在就是他们能与之进行交互作用的电子象征物。
（3）人工性。虚拟实在是一种人造物。
（4）沉浸性。虚拟实在的音像和传感系统能够使使用者产生浸没于虚拟世界中的幻觉，即虚拟实在意味着在一个虚拟环境中的感官沉浸。
（5）遥在（telepresence）。虚拟实在能够使人实时地以远程的方式于某处出场，即虚拟出场。此时，出场相当于"在场"，即你能够在现场之外实时地感知现场，并有效地进行某种操作。
（6）全身沉浸。这是一种不需要人体传感器的方式，摄像机和监视器实时地跟踪人的身体，将人体的运动输入到计算机中，人的影像被投影到计算机界面上，这使得人通过观察他的投影的位置，直接与计算机中的图形物体（图片、文本等）发生交互作用。换言之，人成为自己的虚拟实在。
（7）网络通信。虚拟实在可以通过网络实现共享，使用者通过自行规定并塑造虚拟世界中的物体和活动，就可以不用文字或真实世界的指称来共享幻想的事物和事件。
上述两方面的界定，对虚拟实在的内涵作出了基础性的描述。接下来，我们从人工实在的角度对虚拟实在进行本体论层面的分析。
2．作为人工实在的虚拟实在
在古希腊时期，技艺（techne）与自然相对且低于自然，包括制定法则及测量和计算，也包括绘图和烤面包等技术。亚里士多德认为，技艺的作用是模仿大自然或以大自然为基础，提供比大自然更多的东西。但是，包括亚里士多德在内的大多数哲学家认为，凭借技艺人类无法与大自然相竞争，人造之物劣于自然之物[vii]。人工合成自然物的努力一开始就被认为是注定要失败的，因为在当时的有机论世界图景下，物质的产生都被喻为自然的繁殖，由于人繁殖的只能是人，至于别的事物，人冲其量只能由构造赋予其人造的形式，人工化合物由于不具有它们的自然形式而只是虚假的化合物。这样，技艺永远是大自然的婢女，只能帮助大自然完成其早已开始的工作。这种自然哲学观念直到今天还颇为流行，例如在有关克隆生命和基因重组的讨论中，仍有人将此视为对神圣的造物主的亵渎。
然而，技艺和技术终究造出了越来越多的人造物，从无机物到有机物再到生命物质，更大量的则是自然中从来就没有的东西。这些东西的意义不亚于突破性的理论：它们表明，人们不仅认识到了实在，还能使实在得以再现或得到新的实在。特别是有机化合物和生命物质的合成，为人类认识生命世界与非生命世界的一致性提供了关键的判准。
从技术人造物的角度来看，虚拟实在是一种新的人造物，但它分明与上述人工合成物有所不同。从现象上看，我们很容易得出的一个判断是：由于虚拟实在并不自我规定为真实的、可完全替代的人工合成物，虚拟实在只是像某种实在，而不是它所仿真的那种实在。但这种判断的缺陷有二。其一，忽略了虚拟实在本身也是一种人工实在。其二，忽略了虚拟实在与使用者的参与有关这一重要事实。下面，我们就从这两个方面着手，深入地探讨虚拟实在的特殊性质。
首先，虚拟实在是一种以符号为基础的人工实在，它不仅仅再现原型，而且会反作用于原型，与原型形成互动。虚拟实在是对影像、声音等加以模拟而生成的人造物，但是它与传统的照相机、录像机和摄像机的不同在于，它不是通过单纯物理过程直接地记录下光线和声音然后加以再现，而是用数字、用抽象的数学形式、用模型，简言之，用符号来制作图象和声音。这种再现可以称为数字化再现，当代法国学者victor.scardigli对数字化再现有十分精彩的阐述：
"这就是说，一种声音或光线，均可以变成基本的数码系统，不仅可以储藏，而且可以输送，还可以随时复制，最后还可以发明和改造。如此一来，声音和视像、思想和行动，全部都数字化了。"[viii]
那么，虚拟实在又是如何改变原型的呢？这包括两种情况。其一，虚拟实在可以先于原型而存在。例如，如果利用虚拟实在进行飞机设计，原型就建立在虚拟实在的基础上。或许人们会强调虚拟实在是对已有"原型"的组合，但虚拟实在与既往的设计和模型的差别在于，虚拟实在是一种精确可变的预处理或预制造，在制造原型的过程中可以随时改变原有设计，使制造成为一种开放性的制造。其二，虚拟实在能够改变人们对原型的认识。正如影视中的色彩会影响到流行色、"高保真"的音乐使我们不满意没有音响的音乐会一样，虚拟实在会使我们反过来以它为标准评价原型，结果必然改变我们对原型的感知。
其次，使用者的参与是虚拟实在得以建构的前提。虚拟实在是使用者可以进入的空间和场所，没有使用者的感知和想像，虚拟实在是无法建构的。虚拟实在是主客观相互作用而形成的，是设计者、使用者、仿真技术、虚拟实在的表征物及其文化意涵等异质性的要素共同建构的结果[ix]。对此，法国虚拟实在设计师ph.凯奥指出：
"传统意义上的空间──康德所说的空间──是经历的先天条件：没有空间就不可能有在其中的经历。可是虚拟空间不同，它不是经历的条件，它本身就是经历。虚拟空间可以随着人们对它的探索而产生。它们不但本质上是语言的空间，而且是在人们对它的体验过程中产生的。"[x]
人们易于忽视的是，使用者的行动本身一直是在被跟踪的，跟踪的目的就是依据使用者的位置变化等行动使虚拟实在得以展现。换言之，虚拟实在是在与使用者的相互作用中逐步展现和被揭示出来的，它们只是在人们想见到它们的时候才出现。
值得强调的是，在虚拟实在的建构过程中，广泛地存在着使用者与设计者的互动。由于虚拟实在定位于知觉层面，而知觉是一个主客观相互作用的领域，许多数据含有主观感受差异等难以量化的因素，这就意味着虚拟实在不是一种完全由设计者规定的单向生成过程，而需要依据不同的使用者的主观感受进行调节。换言之，使用者本身也是设计者之一，而许多设计者也常常作为使用者以改进其设计。由于数字化处理可以及时修正调节，虚拟实在被建构成为一种开放性的人工实在。
3．虚拟的语义分析
作为人工实在，以往的人造物多为自然的模仿物或能够与自然物融合的人工创造物，除了固执的神创论者之外，它们被视为与天然自然物具有同一性的人工自然物，而面对虚拟实在的时候，人们却不再考虑同一性检验。原因似乎很简单：它是虚拟的。无疑，要对虚拟实在作进一步的思考，必须探讨的一个问题是：如何理解虚拟实在这个词组中的"虚拟"的语义？
"虚拟"最初与"现实"是一对反义词，虚拟的意为潜在的。后来，虚拟虽仍意味着潜在的，但主要指具有可能性的。在拉朗德的《哲学词典》中，关于"虚拟"一词的定义是[xi]：
从一般意义上讲，是指在某一特定对象中完全可能实现的东西，就如同一块大理石可以虚拟为"神像、桌子或马桶"；从较为限定的意义上讲，虚拟即是在一个对象中预先确定的东西，它自身内部具备了一切可以使之得以实现的基本条件，虽然从外部看不到这些条件。故虚拟与可能性或潜在性相关，而与现实性相对。
这使我们联想到亚里士多德的哲学范畴潜在与现实。亚里士多德认为，潜在性是可能有、但尚未实现的形式，现实性则有事物已有的形式[xii]。在物理学中，"虚功"（virtual work）和虚位移等概念中的虚拟就是潜在性和可能性的意思，虚功和虚位移分别意为可能做的功和可能发生的位移。
虚拟的第二种理解是"实质上的"和"实际的"。通用的《牛津高阶英语学习词典》(oald)中对"虚拟的"（virtual）的一词的解释是：实质上的，但尚未在名义上或正式获得承认。在计算机技术中的虚拟存储器、虚拟服务器和企业管理中的虚拟组织等语汇中，"虚拟的"意味着"虽然是无形或非正式的，但在功能上相当于……"。
虚拟的第三种理解是"好像是，但毕竟不是"。这种理解实际上与第二种十分接近，但与第二种理解所强调的地方略有不同，它强调的是虚拟的事物和过程与被虚拟的原型的差异，而前者则突出虚拟物和过程与原型的类似性和替代性关系。
虚拟实在中的虚拟的涵义包括上述三种，而且随着主体的情境不同而变化。首先，当人们在局外思考虚拟实在时，虚拟实在的"虚拟"多为第三种涵义：虚拟实在是计算机仿真和感觉共同创造出来的实在，而不是真正的实在。其次，当虚拟实在的使用者沉浸于虚拟实在之中时，虚拟实在的"虚拟"可能演变为第二种涵义：虚拟实在在感觉上跟真实的实在是一样的。其三，当虚拟实在中的使用者通过虚拟实在研究和反思真实实在时，虚拟实在的"虚拟"进一步发展为第一种涵义：虚拟实在是可能的真实实在。
从第三种涵义到第二种涵义的演变，表明虚拟实在可能导致各种实在的混淆。对此，ph.凯奥指出：
"虚拟图象没有一处是一目了然的。在它们存在的某一特定时刻，它们确实通过一个视准仪或虚像显示器出现在你的屏幕或视网膜上，但此时出现的图象，只是还在不断变化的图象中的一个。虚拟图象不但潜伏在原型中，而且还潜伏在你可以与这个原型不断进行的相互影响中。而原型本身也要不断变化。这是一种可怕的杂交，在人类制作图象的历史上还从未有过这种情况。"[xiii]
无疑，这会令许多人文主义者担忧：真实与虚拟、数字与模拟混合在一起，原型将越来越难以辨认，人们将无法弄清自己看到的是什么。
第一种涵义似乎意味着一种反向的趋势：既然虚拟实在是可能的真实实在，就可以用虚拟实在来认知真实实在。从这个角度来看，人类对世界的认知，从地图到雷达、从原子理论到黎曼几何实质上都是某种虚拟。实际上，虚拟实在已经成为复杂性研究的一种有力工具。例如，利用分形几何生成的虚拟实在可以模拟山脉、树和云彩的脉络、分枝与变形，蛋白质的可能性构造也可以用虚拟实在来探索。然而，这种虚拟实在仍然只是一种数学的模拟，即便假定理论无误，也只能在可以用数字表示和精确计量的情况下才能把握真实，它们与真实实在之间仍然存在难以逾越的鸿沟。
由此会导致的一个必然结果是，精致的数学模型不再只模仿真实实在，而且还会通过计算生成不依赖原型的超真实的虚拟实在。这种超真实可能通过对真实形状的拓扑变形获得，例如，可以将反映一个人外貌特征的参数通过拓扑变换而获得他的几个子虚乌有的兄弟的虚拟形象，甚至使之活动起来。同时，超真实还可以生成纯粹虚构的实在，例如，某科幻小说中的外星人可以成为虚拟实在的"原型"，人们甚至可以评价这些"外星人"的"逼真性"。
通过上述分析，我们不难看到虚拟实在可能导致一种前所未有的情境：真实实在与虚拟实在之间的界限模糊化，不依赖于原型的虚拟实在成为一种自我指涉实体，虚拟实在成为一种超真实实在；本来用以再现真实实在的虚拟实在变得比真实实在还真实，词与物、能指与所指的再现关系不再有效。对此情境的探讨可以分为两个层次，其一是微观经验分析，即从主体认知的角度分析虚拟实在的沉浸体验；其二是宏观的社会文化透视，即从晚近资本主义的社会文化特征入手，进一步反思虚拟实在的文化哲学意涵。
二、虚拟实在的沉浸体验
沉浸于虚拟实在是一种全新的认知体验，其最重要的特点是，使用者对经验世界的感觉和认知的界限淡化。这种界限淡化的主要表现有二。其一是身体感觉的作用变得更加重要，主体的主要内涵不再仅是心灵的认知和基于心灵认知的理性实践，这一变化使身体成为主体的一个重要内涵，由此导致了"身体－主体"的出现。其二，使用者沉浸于虚拟实在时，知觉与幻觉是合一的，构成了真实实在中所没有的"知觉－幻觉"感知模式。在对此二点进行微观经验分析的基础上，我们讲进一步指出，沉浸于虚拟实在中的行为的实质是"我向幻觉行为"，本质上具有显见的沉溺倾向。最后，我们将探讨一种未来的可能情境：由虚拟与真实混杂而出现的智能环境，并由此将讨论从认知经验层面引向文化和哲学等更为宽阔和深远的视界与景深。
1． 虚拟实在中的"身体－主体"
近代西方唯理论大师笛卡尔将感性的身体与理性的心灵进行了严格的区分，并以身心二元论作为科学的基础。在笛卡尔看来，身体的知觉是不可靠的，惟有理性的心灵才能揭示世界的本质。他在《第一哲学沉思集》中曾指出：
"现在我要闭上眼睛，堵上耳朵，脱离开我的一切感官，我甚至要把一切物体性的东西的影像都从我的思维里排除出去，或者至少（因为那是不太可能的）我要把它们看做是假的；这样一来，由于我仅仅和我自己打交道，仅仅考虑我的内部，我要试着进一步认识我自己，对我自己进一步亲热起来。"[xiv]
然而，虚拟实在的出现，给笛卡尔设定的身体与心灵的关系提出了前所未有的挑战：虚拟实在就是感性知觉实在。因此，在有关虚拟实在的哲学问题的讨论中，很多人认为虚拟实在所表明的是一种反笛卡尔身心二元论的立场。j.d.bolter指出：
"依照笛卡尔的观点，由影像是不能获得真知的，故通过虚拟实在的头盔上的目镜也无法获得真知。然而，虚拟实在用事实推翻了笛卡尔的这个观点。通过使用者在影像中的漫步，所有抽象的东西都变成了一系列具体的可视物……虚拟实在的目的不是寻求理性的确定性，而是使个体获得随影像变换而移情的能力。"[xv]
在为迈克尔·海姆的《虚拟实在的形而上学》一书写的序言中，克鲁格（m.w.krueger）则直接谈到了身体的重要性的凸现：
"虚拟实在在以一种更加基本的方式改变着我们与信息的关系。它是第一种让人主动利用身体来搜寻知识的智能技术。这是否意味着抽象的符号的死亡以及坐姿智力的消失呢？我们是否将要发明出新式的三维色彩加动画的符号来与我们进行交互作用，而不是被动地等待让我们去阅读它们呢？这种心与身的再结合会不会创造出一种新的智能？"[xvi]
虚拟实在的实践表明，当使用者沉浸于虚拟实在之中时，身体的感性知觉的作用无疑显得较真实实在中更为重要，人与虚拟环境的关系不再以理性认知为主，而主要是感性知觉关系；而所谓沉浸就是使人只停留在感性知觉层面，不加反思地将虚拟实在作为行为的对象和环境。为了理解身体的凸现对虚拟实在中人的行为的影响，我们借用一个现代哲学概念──"身体－主体"来对其加以分析。
最早提出"身体－主体"（body-subject）这一概念的哲学家是法国存在主义哲学大师梅洛－庞蒂(maurice merleau-ponty，1908－1961)，他希望通过这一概念，克服笛卡尔以来的身心二元论。
他所欲表明的是，应该将心灵的根源放在身体之中，放在世界之中，即身体和主体是同一个实在。他认为，身体既是显现的主体，又是被显现的对象；既是存在着、经验着的现象，又是现象发生的场所。人通过"身体－主体"向身体以外的空间的扩展而形成其意识的背景──知觉世界。他说，身体不像其他事物那样在空间之中，身体既不在空间之内，又不在空间之外包围空间，身体之于空间犹如手伸向工具一样。"身体－主体"的这种延伸就是知觉。与此同时，他把世界说成是有生命的身体，把知觉联系身体－主体和世界的过程说成是"世界的肉身化"（incarnation）：一方面，知觉对外物的直接接触使身体－主体外在化；另一方面，外物向知觉的显现，意味着世界的内在化。[xvii]由此，梅洛－庞蒂强调，世界就是我所感知的那个东西，知觉世界始终是一切理性、价值和存在的先行的基础。
无疑，从真实实在的角度来看，梅洛－庞蒂对知觉的基础性的过分强调是有失偏颇的，但对本身就是以知觉为基础的虚拟实在却有一定的启发意义。
我们可以看到，在虚拟实在中，沉浸即意味着主体对身体知觉的完全依赖性，同时，由于虚拟实在实质上是为人所控制的实在，故所谓"世界肉身化"的隐喻也是不言而喻的。换言之，人在虚拟实在中的行为方式是以感性知觉为主的。在体现、解释学、他性和背景等四种关系中，体现相当于知觉的延伸；解释学意味着认识的具体化和知觉化；他性关系反映出虚拟实在在知觉层面上的可控性；背景关系则说明了虚拟实在与身体－主体在知觉层面的统一。沉浸于虚拟实在中的时候，"世界就是我所感知的那个东西"这一命题是成立的，虚拟实在就是一个人类知觉现象研究的试验室。
值得指出的是，在虚拟实在中，世界之所以就是我所感知的那个世界，最关键的一个原因在于知觉的人工化：头盔和目镜使得使用者的视界完全人工化；数据手套和数据服等则使人的其它知觉也完全人工化。从某种角度来讲，正是身体知觉的人工化，使身体所感知的实际上是经过了预处理的虚拟的影像和感觉，是预先建构好的世界在人工知觉中的展开。
2．"知觉－幻觉"感知模式
在虚拟实在中，人对自己和世界的感知模式可称为"知觉－幻觉"模式。一方面，身体的感官分明还在发挥作用，能接受各种可感觉的信息；另一方面，身体对自身的直接知觉被完全屏蔽，人只能通过想像整合视觉、听觉和触觉等感觉，所获得的是没有真实性保障的知觉。这种知觉同时具有知觉和幻觉的性质，我们可称之为"知觉－幻觉"。
"知觉－幻觉"感知模式表明，在虚拟实在中，知觉与幻觉的界限是模糊的，或者说虚拟实在的建构就是一个使虚拟幻觉变得像真实知觉的过程。许多亲身经历过虚拟实在的人都有这种体会。柏雷（eric bailey）在《每日电信报》（daily telegraph）上载文介绍他第一次虚拟实在经历时指出，那是一种感知被包裹的感觉，直到你忘记还戴着一个笨拙的头盔，你是虚拟世界中只有一只手的人。他还由虚拟实在联想到赫胥黎（a.huxley）的小说《美妙的新世界》中的一种能够产生幻觉的瓶子[xviii]。
在"知觉－幻觉"感知模式下，人对身体本身的感受也介于知觉和幻觉之间。在虚拟实在中，原来的身体可以变形为他人和他物，甚至被放逐："你无需身体；你可以拥有飘浮的视界。你可以是顶帽子，是把茶壶；你还可以随着歌曲的旋律摇来摆去。你可以是一颗雨滴或河流中的一滴水；你可以是你所欲体验的任何东西。你能以某个物体的视角看世界，也可以拥有他人的视界。"[xix]这表明，"知觉－幻觉"模式中的参与感知的"身体"是可变换的，是一个"身体"不断移情的过程，而这种移情又进一步导致了"身体的多重化"的幻觉。
"身体的多重化"表明，"知觉－幻觉"感知模式的核心是通过多重体验来形成某种通感，这与笛卡尔式的消除个别感觉因素的认知方式恰好相反。在这种方式下，记忆与理解的模式会与传统的方式有所不同，但是否会如有些人说的那样转向东方的道家之类的认知方式，还不能充忙下结论。可以肯定的一点是，"身体多重化"的幻觉实质上是虚拟世界的拟人化，而这会强化人对世界的控制欲。
3．"我向幻觉行为"与沉溺
现在我们来分析人沉浸于虚拟实在中的行为的本质。上述微观经验分析表明，人作为"身体－主体"以"知觉－幻觉"模式来感知虚拟实在。通过进一步的分析，我们将看到，人沉浸于虚拟实在中的行为实质上是一种"我向幻觉行为"，而这种"我向行为"的一种天然趋势便是沉溺。
"我向幻觉行为"及其问题
虚拟实在为人们提供了一个可视与可感的人工环境，它的前身可以追溯至意大利文艺复兴时期的透视法、照相术、电影、电视以及计算机动画等。它们的共同之处是，以某种影像模拟使观看者相信其真实性，然而，虚拟实在具有其诸多前身所没有的一个特点，即观看者能够控制虚拟的影像和人工环境，这一特点使虚拟实在能够依据使用者的意愿而展现开来。正是由于虚拟实在的可控性，人在虚拟实在中的行为对象（虚拟的人或物）完全依据行为人的意愿对人的行为作出反应，行为者成为自己行为的唯一直接在场者。因此，我们可以将人在虚拟实在中的行为称为"我向幻觉行为"。
为了分析这种"我向幻觉行为"，我们可以将其与戏剧进行类比。在戏剧中，一般存在三种"主体"：演员、角色和观众，好的戏剧的一个必要条件是演员与角色融为一体、观众只看到角色而忘记了演员，最为精彩的表演会使得演员和观众完全进入戏剧所展现的情境之中。而实际上，在戏剧演出中，演员很难完全进入角色，观众也很难将戏剧作为完全真实的场景而忘情。如果将人进入虚拟实在中进行的活动比作戏剧，我们不难发现演员、角色和观众都完全由一人兼任。这可以进一步分为两种情况：
（1）"我"在虚拟实在中感受"他人"或"他物"。"我"（观众）通过目镜看见或传感器感知"我"（演员）作为"他人"或"他物"（角色）进行活动；
（2）"我"在虚拟实在中寻求新经历。"我"（观众）通过目镜看见或传感器感知"我自己"（演员与角色合一）进行某种活动。其中所涉及到的"我"或"他人"与"他物"实际上是同一个感知与认知合一的"身体－主体"，只不过各有侧重。
在两种情况下，作为观众的"我"侧重于对自身的直接知觉被屏蔽了的身体。在第一种情况中，作为演员的"我"侧重于自我认同，作为"角色"的"他人"侧重将自己想像为他人。在第二种情况中，作为演员与角色合一的"我"也侧重于自我认同。由此可见，人在虚拟实在中的"我向幻觉行为"，实际上是一种自我欣赏的自我表演，而虚拟实在则通过输入感知模拟道具和布景，最终使虚拟实在中的行为者"入戏"。
针对虚拟实在中的"我向幻觉行为"，关注伦理问题的人首先想到的一个问题是行为责任。虽然这种行为看似一种无责任行为，但仍然无法回避行为责任这一严肃的问题。其一，特别使人关注的是对一些极端行为的模拟，如屠杀、破坏、强暴甚至谋杀等，在虚拟实在中似乎是无害的，但是这些行为是正当的吗？它们完全没有不良后果吗？由于它们可能在一定程度上使行为者对暴力行为习以为常，进而形成一些不良的心理，一个容易忽视的伦理问题便被揭示了出来：每个人应该对其行为对自己造成的后果负责任，即承担自我责任。其二，虚拟实在中的"我向幻觉行为"有一种反文化的倾向，许多人希望独自沉溺于"我向的幻觉行为"之中，而回避对社会责任的承担。
其次，"我向幻觉行为"具有在潜在的唯我主义倾向。虚拟实在中，人们可以依照自己的自由意志行事，遇到不合心意的时候，可以中止活动或修改程序。由于虚拟实在的仿真效果，会形成明显的移情效应，即习惯了这种行为方式的人，在真实社会生活中也会要求一切以其意志为转移。无疑，这种行为方式不利于现代利益与价值多元社会的整合。以上两个方面的伦理－心理考量有一定的道理，不论其是否属于过虑，随着虚拟实在行为的普及，人们必须面对的一个问题是在虚实之间如何转换其行为方式和心理模式，尽可能地避免由于虚实不分而造成的不良后果。
沉溺：时间内在化
对于心理控制能力较弱的个体，虚拟实在中的"我向幻觉行为"容易导致一种极端的行为──沉溺。
虚拟实在中的沉溺其实是由时间相对化和内在化造成的。所谓时间相对化，即指当个体沉浸于虚拟实在中时，原有的真实实在中的时间提示物消失了，绝对的时间标准不复存在，只好根据一些虚拟实在的时间提示来形成时间感，但是这些时间提示本身是虚构的，故可依据的时间提示物完全相对化，虚拟时间也随之相对化。
时间的相对化又进一步导致了时间的内在化，即个体的内在时间感成为唯一的时间标准，而这种内在时间感在很大程度上受心理关注程度的左右。时间的相对化和内在化使虚拟实在中的个体不再受到严格的统一时间标准的制约。当个体进行十分投入的行为时，个体感知的内在时间的流逝变慢，甚至会忘却时间的流逝。正是在这个时候，沉溺就发生了。这种沉溺较一般的沉溺更深，它不仅仅是个体旨趣层面的沉溺，还以对时间感的直接消解使个体对其沉溺行为浑然不觉。
沉溺现象随着虚拟实在的发展而变得日益普遍，人们必然得学会适应在沉溺与清醒之间的时间转换。沉溺的两面性也由此显现了出来。一方面，沉溺使个体可以脱离日常社会生活中的刻板时间，依照自己的旨趣消磨生命；另一方面，沉溺最终无法替代真实实在中的绝对外在时间，从沉溺中出来的个体，在进入真实实在时会产生一种时间幻灭感。显然，这两个方面的联合刺激，会使沉溺可能有的积极意义很难发挥出来，而意志薄弱者最终完全陷入虚拟实在不能自拔：沉溺者对虚拟实在愈来愈痴迷，同时，逃避真实实在的意趋也变得日渐强烈。
4．智能环境：虚拟与真实的混杂
mit建筑与设计系主任威廉.j.米切尔在《比特之城》中指出，未来人们将成为电子公民，未来的城市将是数字化的空间，人类将为自己构筑起一个全新的比特圈：
"对于设计者和规划者来说，21世纪的任务是建设比特圈（bitsphere）--一个世界范围的电子中介环境，网络扩散到每一个角落，在其中的大多数造物（从毫微米到全球的各个层次上）都具有智能和电信能力。它将覆盖并最终取代人类已在其间浸淫甚久的农业和工业景观。"[xx]
这一进程无疑已经开始，其未来主要发展路向是智能化，而虚拟实在将智能化进程中扮演关键角色。但所谓新的比特圈不应该是虚拟对真实的替代，而应该是一种叠加。对此，maro novak提出了由虚拟与真实的混杂构建智能环境（intelligence environment）的构想[xxi]。他认为，技术的一般发展要经历适应（accommodation）、拓展(extension)和自动化(autonomy)三个阶段，人的意愿无疑是这一发展轨迹的决定因素。由此，虚拟实在不单是一种感觉的实在，而进一步与真实实在一起融会为一种能够及时依照人的意愿作出反应的智能化的混杂（hybrid）实在,即智能环境。
当混杂实在/智能环境成为我们的生活环境以后，沉浸于其中的人们对于外界环境的体验无疑与真实环境或虚拟环境有极大的不同。可以预见，会有一天，当你准备睡觉的时候，被子会自动盖上（如果那时候还有被子）。果真如此，人们的行为经验将发生根本性的变革，可忧虑也随之而来：智能环境对直接经验的越俎代庖将消解人的基本行为能力。
早在1928年，佛斯特(e.m.forster)就曾以技术中介化的世界为主题写了一部名为《机器停下来了》（the machine stops）的科幻小说，我们不妨由这个故事思考一下沉浸于智能环境可能导致的问题：
在一间像蜂巢般的六角形房间里，住着一位名叫法西蒂(vashti)的女士，她通过电话购物、点餐，给一群她看得见也听得见的观众讲课，可是从不离开房间。在她的生活中，"自然"被移走了。每天，"她把房间弄暗，睡觉；她醒来，把房间弄亮；她用餐，和朋友交换意见，听音乐，上课；她把房间弄暗，睡觉。"
一天，她的儿子古诺"来到"这个自我封闭的房间，他的影像呈现在一块蓝色的电视屏般的面板上。他生性叛逆、不满现状，住在南半球的一个类似的房间里。他说："你来看我好吗？"开始，法西蒂没听明白："我看得见你呀。"古诺说："虽然我可以在面板上看见长得像你的东西，可是我没有看见你。"他明确地要求："你来找我，让我们面对面聊一聊我心中的梦想。"尽管法西蒂知道会遭遇"直接经验的恐怖"，她还是同意了。
旅途上，法西蒂痛苦地经历了许多未加控制的事情：法西蒂在飞机上绊了一跤，空中小姐出于条件反射，伸手扶了她一下，但很快就意识到人们不再相互碰触，立刻向法西蒂道歉；另外，有一个人突然将一本书掉在了走道上，由于走道没有被机械化，不能把书检起来，这引起了所有乘客的不安。古诺见到了母亲，并谈到了自己罪过。他承认他曾从机器里往上爬，看到了真实的夜晚。他争辩到："我们说空间已然化为虚无，但真正被化为虚无的不是空间，而是我们对空间的感觉。我们因此失去了属于我们自身的一部分。"年轻、激进、好奇的古诺，想要找回物理世界。他说："人就是尺度，人的双脚是距离的尺度，他的手是拥有的尺度，他的身体更是所有可爱、可欲和强壮的事物的尺度。"由此揭示出人机冲突的实质：我们人类的每一个成员终会死去，而机器会实实在在地活下去；我们制造机器的目的是为了让它执行我们的意愿，我们难道甘心让自己服从于它？
法西蒂被这些反叛的想法吓呆了，但只能让儿子自己去面对命运，因为她知道机器对这种通过隔代遗传的想法无能为力。短暂的中断之后，她回到了她的蜂窝--机器襁褓之中。小说的结局与《圣经》的启示录类似，作为世界替代品的机器突然地停了下来……
智能环境和混杂实在使虚拟实在与真实实在的界限消逝成为"既定事实"。由此，在"好"的智能环境中，混杂实在实现了虚拟与真实的无缝联结。从认知层面看，这将使得笛卡尔意味的"心灵－主体"和梅洛－庞帝意味"身体－主体"出现合一的趋势吗？这将使"知觉－幻觉"感知模式与理性认知模式取得相同的地位吗？这将使"我向幻觉行为"变得无害并因此取得合法性吗？对于这些问题的回答现在无疑为时过早。更进一层次的问题则是，人们可能使所有的由欲念发出的想象和幻觉与真实实在实现无缝联结吗？如果说虚拟实在即智能化的混杂实在必须依靠理性的计算，存在如此完备的理性吗？如果没有绝对完备的理性认知，而人们又经受不住智能环境的诱惑（地板上随时可以伸出的"小手"？），人们会选择次优的理性认知吗？如何判断不同理性认知的优劣呢？谁来作判断？通过什么程序作出判断？判断的程序何以产生？……
佛斯特的预见不一定会出现，但由虚拟实在与真实实在的混杂而生成的智能环境的确是一个值得深思的问题。显然，这个问题已经超越了微观的个体认知层面，而必须从文化和哲学层面方能对其加以更加全面深入的关照。
三、虚拟实在的文化哲学意涵
通过微观经验的层面考察，我们分析和讨论了使用者在虚拟实在中的沉浸体验。毋庸置疑，欲进一步理解虚拟实在这种技术－文化现象，还应该突越微观认知体验层面，从更加宏阔的社会文化视角审视其文化哲学意涵。在本节中，我们先介绍鲍德里亚对虚拟实在出现的社会文化背景──晚近资本主义文化──的分析，再述评他从表征危机的视角对虚拟实在作出的社会文化批判，最后从人、技术和世界三者的关系这一技术哲学层面对虚拟实在进行现象学反思。
1．仿真、拟象和超真实
虽然虚拟实在是一种现代技术文化现象，但其中所涉及的文化价值论可以追溯至古希腊时期。针对艺术与真实的关系，柏拉图认为诗和艺术是对物质表象的摹仿（mimesis）和复制，真实存在于理念而不在表象之中，故诗和艺术是对真实的双倍远离。亚里士多德的《诗学》则主张，诗和艺术不仅是摹仿，而且还通过形式创新再现(representation)真实[xxii]。这些有关摹仿的讨论坚持真实原型与人为摹仿的区别，即原型是真实的、第一位的，而摹本是对真实原型的摹仿和再现，因而是从属的、第二位的。
然而，自文艺复兴之来，原型与摹仿之间的区分逐渐淡化，特别是随着信息社会的来临，信息符码和仿真模型四处充斥，原型与摹仿的传统区分甚至出现了消融的趋势。为了解释这一变化，法国后现代思想家让·鲍德里亚（jean baudrillard）提出了符号交换理论和仿真（simulation）理论。他认为，进入人类生活世界的事物不仅是物品，也是一种符号，社会文化价值是由具有象征意义的符号决定的，人类社会活动也可以视为符号交换；而对事物和符号的摹仿就是仿真[xxiii]，摹本即仿真物（simulacrumy）。在传统社会中，符号是与种性相关联的，"在种性等级森严的社会里，没有时尚，没有社会流动，只有社会分发。在这样的社会里，符号受到禁令保护"[xxiv]。到了文艺复兴时期，随着封建秩序的解体，在符号拥有这一层面上，出现了公开竞争──符号开始被仿真。自然规律帮助人们消除了符号的神秘性，人们开始利用自然规律仿造以往被禁止拥有的东西（如天使像）。随着古典工业革命的来临，生产出了一代全新的物品，这些物品中蕴涵的符号是没有传统的，相互之间也无原物和赝品之别，而是互相转换成对方的仿真物，但它们的价值可以由其所象征的声誉和社会地位与权力来衡量，在资本主义社会中完全由市场价值规律决定。鲍德里亚声称，目前我们所处的是一个新型的仿真时代，随着计算机、信息处理、媒体、自动控制系统等技术的出现，人类的仿真能力日益强大，使仿真不再仅仅意味着对原型的摹仿，仿真物发展为没有原型的事物的摹本──拟象（又译为类像，simulacra）。此时，仿真物完全从符号化的模型中衍生出来，其价值不再由仿制品的逼真度或产品的交换决定，而取决于符号代码和代码间的关联和替换，结构价值规律取代了商品价值规律。
鉴于上述认识，鲍德里亚指出，自文艺复兴以来，人类的文化价值经历了三个"仿真"序列：（1）从文艺复兴到工业革命的"古典"时期，文化价值的主导形式是仿造（counterfeit）；（2）在工业化时代，文化价值的主导形式是生产（production）；（3）在被符码主宰的当前历史阶段，文化价值的主导形式是仿真。三种文化秩序下的拟象分别遵循自然价值规律、商品价值规律和结构价值规律。[xxv]
显然，鲍德里亚对三个序列的划分的目的并非廓清文化价值的主导形式的变迁，其讨论的重心是当前历史阶段。在他看来，由于拟象和仿真物的大规模出现，而且类型化、系列化，使得真实和原型被它们所取代，世界因而变得拟象化了。在西方晚近资本主义世界中，人们被各种信息图象、复制商品和仿真环境所包围，逐渐进入了一个由拟象与仿真所主宰的世界。尤其是信息技术的发展，使当前的时代成为一个由模型、符号和控制论所支配的信息与符号时代。鲍德里亚描绘了从"冶金术（metallurgic）社会向符号制造术（semiurgic）社会的过渡"，在此过渡中，符号本身成为一种独立的存在，并建构出一种由模型、符码和符号组成的新的社会秩序。
至此，鲍德里亚的技术决定论的旨趣暴露无遗。由于他未能揭示这个过程背后的经济理念和社会利益群体，而认定模型和符号将成为新的社会秩序的首要决定因素。所以，他认为，在拟象社会中，人们的经验完全由模型和符号建构，使模型与真实之间的差异销蚀。他借用麦克卢汉的内爆（implosion）概念宣称，在后现代世界中，形象或拟象与真实之间的界限已经内爆，与此相联系，人们以前对"真实"的体验和真实的基础均告消失。于是"拟象不再是对某个领域、某种指涉对象或某种实体的模拟。它无需原物或实体，而是通过模型来生产真实：一种超真实（hyperreality）"[xxvi]。超真实一词的前缀超表明用模型生产出来的真实比真实还要真实。由此，真实不再单纯是一些现成之物（如自然风景），而是人工生产或再生产出的"真实"（如模拟环境），后者不是显得不真实和荒诞，而是显得比真实还真实，成为一种在"虚幻的自我相似"中被精雕细琢的真实[xxvii]。鲍德里亚指出，模型已经成为真实的决定因素，超真实与日常生活的界限已被抹平。在他看来，迪斯尼乐园中的美国模型比真实的美国更为真实，好像美国变得越来越像迪斯尼乐园一样[xxviii]。这样一来，晚近资本主义社会的生活就成了一个完全符号化的幻像。传统的基础主义或哲学本体论中所设定的"实在"、"本质"、"真实"等概念都受到了根本的质疑，日常生活成为一个对模型加以摹仿的过程：从服饰家居到隐秘的性生活，都被"理想化"的模式所主导。
鲍德里亚有关拟象、仿真和超真实的论述是激进的。他认为，从今以后，那些通常被认为是完全真实的东西──政治的、社会的、历史的以及经济的──都将带上超真实主义（hyperrealism）的拟象特征，真实实在会完全消失在影像和符号的迷雾之中。这显然不是对晚近资本主义的全面中肯的评价，但它又确实揭示了晚近资本主义社会文化现象的一些特征。仿真、拟象和超真实等晚近资本主义社会文化现象表明，虚拟实在的出现既不是单纯技术发展的结果，也不是一种孤立现象，而是整个晚近资本主义文化发展的一个方面。实际上，鲍德里亚希望揭示的是，晚近资本主义社会文化发展已经面临一种深刻的危机，即表征危机，并由此展开对虚拟的文化批判。
2．表征危机和对虚拟的文化批判
超真实主义的出现，反映了晚近资本主义社会文化的表征危机。所谓表征危机（crisis of representation），就是指仿真与拟象的出现，使原型与摹本之间的再现关系完全失效，仿真物与拟象除了表现自己，在现实中毫无根据和所指。这种表征危机不仅表现为仿真与拟象以虚假替代真实、以空洞替代实在，而更具破坏力的是真实的对立面的消失，这使得对表征的所有理性解释与批判都从根本上遭到了拒斥。以传媒为例，传统的媒介往往标榜为再现真实的镜子，但现在却用以制造比真实还要真实（realer-than-real）的信息与意象，真实的历史事件反而成为次要的了。因此，鲍德里亚为表征危机描述的前景极其黯淡："信息将意义和社会消解为一种云雾弥漫、难以辨认的状态，由此所导致的绝不是创新的过剩，而是与此相反的全面的熵增。"[xxix]
鲍德里亚在对拟象、仿真和超真实的分析之后，进一步转向对形而上学的思考。在《宿命的策略》中，他提出了所谓"后现代的形而上学"。他认为，西方传统的形而上学都是主张主体优先于客体的主体性形而上学，但随着后现代的来临，主体丧失了对客体的控制权，作为大众、信息、媒体和商品的"客体"，形成了一股仿真的流变，它们摆脱了主体的控制，不断地超越界限，"诱惑"主体去"创新"和"仿真"。他极端悲观地指出，在新的高科技社会中，客体已经取代了主体的地位，并主宰了不幸的主体，主体的唯一出路是向客体世界投降，学习客体的计谋和策略，根本放弃对客体的主宰[xxx]。
回过头来看虚拟实在，如果沿着鲍德里亚的思路，我们似乎不难在拟象与仿真和符号制造术中找到其位置，还可以从沉浸于虚拟实在这一现象推出虚拟实在吞噬真实实在的命题。为什么会出现这种推论并非偶然，这是因为鲍德里亚在思考仿真和拟象时所用的主要思想素材就是实时控制和虚拟实在等信息技术，而且还用虚拟技术来概括信息技术、生命科技等新技术的实质。在1995年的新作《完美的罪行》中，他对虚拟技术和虚拟实在进行了许多论述。他认为，虚拟技术的发展已经使得"客体、个人和情境都成为一种虚拟的’制成品’（ready-made）"[xxxi]，虚拟的社会现实正在发展为一种"完美的罪行"。"影像不再能让人想像现实，因为它就是现实。影像也不再能让人幻想实在的东西，因为它就是其虚拟的实在。"[xxxii]他运用新技术的隐喻来定义虚拟实在，指出虚拟实在就是高清晰度地克隆实在。于是，虚拟就有了高清晰度的意味并被推而广之为虚拟系列：影像的虚拟（虚拟实在）、音乐的虚拟（高保真）、性的虚拟（春宫）、思维的虚拟（人工智能）、语言的虚拟（数字语言）、身体的虚拟（遗传基因与染色体组）。这样一来，虚拟实在就成了广义的虚拟系列中的一部分。同时，鲍德里亚还注意到了与虚拟密切相关的另一个概念──实时，并指出实时的实质是：在信息中，事件及其复制品的瞬时接近。他不无反讽地指出："在实时尽情放纵地生活吧──直接在屏幕上生活和受苦吧。在实时思索吧──你们的思维直接被电子计算机译成电码。在实时干你们的革命吧──不是在大街上，而是在录音室里。在实时体验你们的爱情吧──在其整个发展过程中都有录像。在实时深入了解你们的身体吧──体内视频检查、你们的血液流动、你们自己的内脏，就像在你们里面一样。"[xxxiii]而虚拟与实时的结合，正在使人们对世界丰富的想像力（鲍德里亚称其为幻觉）耗尽，把世界引向终结："如同对影像的幻觉在虚拟的实在中消失，对身体的幻觉在其遗传说明的文字中消失，对世界的幻觉在其技术赝像中消失一样，在人工智能中这样消失的是世界（超）自然的智能……"[xxxiv]
鲍德里亚对虚拟实在的批判有较为深刻的一面：虚拟实在使想像具体化而破坏了主体的对实在的丰富的想像力，即虚拟实在使主体按照程序的预处理去认知实在，这会使主体自身的认知能力和想像力退化。但是，由于鲍德里亚仅仅看到了"客体"的作用，而忽视了主体的主动性和创造性，没有看到主体对实在与虚拟实在的辨别能力。因此，虽然鲍德里亚对晚近资本主义社会文化现象有较为深刻的描述，但其形而上学层面的结论却是荒谬的。简单地讲，在现象上，鲍德里亚所揭示的表征危机与批判理论批判的"物化"和"异化"有相似之处，但他却用客体对主体的主宰将"物化"这一现象莫名其妙地消除了：拟人化的客体的诡计替代了"物化"背后的社会经济利益和生产关系。在《后现论》一书中，美国左派批评家凯尔拉和贝斯特批评了鲍德里亚理论的腐蚀性："一个世纪以前，马克思揭示了资本主义社会商品生产中的神秘拜物教特征──在这种商品拜物教中，客体的价值仿佛是客体本身所固有的，而不是剥削性社会关系的产物，不是榨取工人阶级剩余价值的结果。一个世纪后的今天，鲍德里亚却将自己打扮成一名客体世界里的超级拜物教徒。他忠实地实现着资本主义梦寐以求的目标──颠倒主客体之间的地位。鲍德里亚给客体赋予了自主的权力，这样它们就可以独立于社会生产关系而运转。"[xxxv]
3．对虚拟实在的技术哲学反思
那么，应该如何全面理解虚拟实在的文化意涵呢？抽象地讲，虚拟实在所获得的就是鲍德里亚所称的拟象和仿真，是一种用符号制造拟象世界的技术。但实际上，鲍德里亚将世界完全还原为符号的诠释方式是片面的，正是由于那些无法用符号还原的方面──主体的创造欲和自由意志──被过滤掉了，鲍德里亚所获得的只是某种"片面的深刻"。拟象与仿真隐喻的问题在于，将虚拟实在视为一种自主的与人无关的技术赝象，而未将虚拟实在理解为一个设计者、使用者、技术因素和文化暗示的共同建构过程，要全面理解虚拟实在，还须在人、技术和世界三者之间的关系这一技术哲学层面进行思考。
技术哲学家唐·伊德（don ihde）将人、技术和世界的关系概括为四种：体现（embodiment）关系、解释学（hermeneutic）关系，他性（alterity）关系和背景（background）关系[xxxvi]，如果从这四个方面思考人、虚拟实在和世界三者的关系，我们可以较拟象和仿真之类的技术决定论的视角更进一步地理解虚拟实在。
（1）体现关系。所谓体现关系，是指技术能够在一定程度上被体现或包容在人的活动之中，即技术成为人的某方面能力（躯体）的一种延伸，在某种程度上与人合为一体。在这种情况下，技术是一种"透明"的工具，例如，人通过眼镜看世界、透过显微镜观察细胞。实际上，许多虚拟实在是对真实实在的透视，而不是替代，虚拟实在如同眼镜、显微镜等一样使世界得到体现（embodiment）。当人们使用虚拟实在进行外科手术时，就属于这种情况。在这种情况下，一方面，虚拟的实在不仅是独立存在的拟象和仿真，而且还与真实实在同在并发生相互作用；另一方面，主体可以明确区分虚拟实在与真实实在。例如，在利用虚拟实在辅助技术进行外科手术时，采用ct扫描数据合成的虚拟内脏结构就需要不断地由原型校对修正，操作者在使两者形成映射式的关联时，无疑是能够区分虚拟实在与真实实在的。
（2）解释学关系。在解释学关系中，技术不是像体现关系中那样，帮助人们直面世界，而是对世界作出抽象的解释。例如，用望远镜看远方是体现关系，而通过地图找一个地方就是解释学关系。此时，人是通过绘图技术使用的抽象的符号去面对世界的，技术所显示出的不是体现关系中的躯体的延伸，而是一种语言的延伸。在解释学关系中，世界先被技术转换成一种文本，然后再由人去解读。人、虚拟实在和世界三者的关系有时也是一种解释学关系。例如，在科学家运用虚拟实在建构dna模型、蛋白质分子模型等可感知的理论模型时，就存在解释学的关系。当人们进入描述蛋白质构造的虚拟实在时，他们所看到的不是对真实实在的直接的拟象，而是波普尔的世界3中的客观知识的具体化模型，需要一定的知识背景和规则才能加以理解和诠释。换言之，此时的虚拟实在是对真实实在的解释，因而不会与真实实在混同：人们可以借助理论模型的虚拟实在进一步研究真实实在，但总不至于将研究目的定位于解释虚拟实在本身，那就成了解释的循环了。
（3）他性关系。他性关系源于人对于"自动化"的追求，其初衷是人希望制造出一个不仅体现人的意志，而且能够替代人的作用的替代物，即人们希望技术代替他们去与世界发生关系。在前面两种关系中，人们致力于使技术的力量纳于"我"的力量之中；而在他性关系中，人们反过来将自己的意愿和力量投射到技术替代物之中。值得指出的是，在他性关系中，世界是"我"可以控制（输入指令即可获得输出，并能用反馈调适）的世界，或者说是属于"我"的意愿的世界。当人沉浸于虚拟实在之中的时候，他性关系就显现出来了：虚拟实在可以根据人的行为动态地展现在人的视野之中，让人感觉到它们的存在，它们还可以是反常（违反因果律和自然规律）的，甚至随人的意愿所动。此时，虚拟实在既是"我"的替代物，又是"我"的意愿中的世界，其实质是"我"的意志的循环。在这种关系中，最为突出的特征是可控性。例如，在虚拟实在中发生虚拟性关系时，参与者的对象与其说是虚拟实在，毋宁说是参与者的性幻想的具体化，而这种性幻想又不同于性梦，其对象是可控的。此时，可能的"异化"出现在两个方面：一方面，虚拟实在中的"我"习惯了对"他"的完全控制，这会使主体的权力意志得到膨胀，而影响到日常生活中对待他人和他物的态度；另一方面，"我"的潜意识又希望"他"是真的，便依据日常经验欺骗自己，将虚拟实在假想为具有某种自主性的"他"。由此可见，虚拟实在不仅是鲍德里亚所揭示的"客体的诡计"，同时也体现了主体的权力意志，其"异化"不仅来自客体的"诱惑"，更源于主体的控制世界的欲望。
（4）背景关系。当人们生活环境中的技术成为习以为常的生存背景的时候，就出现了人与技术的第四种关系：背景关系。建筑物、天然气、家具、电话、电视、电脑等使人在其中（海德格尔称为"在世界中存在"）的技术，构成了一个特殊的世界──"技术茧"，使人由此而能够相对地独立于"技术茧"之外的世界而生活。背景关系表明，技术已经部分地融合到我们的生存之中，成为我们生存的背景，昭示着我们的生存状态及其流变。在背景关系中，人、技术和世界之间的罅隙消失了，技术成为人性的一部分，成为世界的工艺结构。就虚拟实在而言，在两种情况下可能发生背景关系。其一，当人沉浸于虚拟实在中时，虚拟实在构成了一种特殊的生活环境，对于处于其中的人来说，虚拟实在就是一个典型的"技术茧"。由于虚拟实在的"清晰度"再高，也难以与真实实在混同，故对于虚拟情境中的人来说，虚拟实在不仅仅是真实实在的拟象，实际上更意味着实在的一种新形式：它为人们构建的是一个相对独立的新环境和新世界，人们沉浸于虚拟实在之中，过前所未有的新生活。其二，如果不是过于保守，我们都可以接受的一个前景是，虚拟实在将成为人类生活环境和世界的有机组成部分。在这个前景中，虚拟实在与真实实在是互补融合的关系，而不是替代和被替代的关系。
透过以上分析，我们看到，虚拟实在的文化意义绝不仅是鲍德里亚所揭示的表征危机，而拥有更为丰富的文化意蕴。它向人们显现的是多个文化向度：体现关系表明，虚拟实在是人类知觉的延伸，它使人所感知的世界更宽广、更具纵深感；解释学关系表明，虚拟实在是人的认知的延伸，它使人能够具体地省察人所理解的世界；他性关系表明，虚拟实在是人的欲望的投射物，它使人得以体味主体在人所欲求的世界中的生活；背景关系表明，虚拟实在既可能形成相对独立的生活世界，也可能与真实实在共存而拓展生活世界，它昭示了人与技术共在的可能性，即人所建构的世界将随人的实践进程而不断延拓。因此，虚拟实在以及广义的虚拟技术是作为主体的人的诸世界──人所感知、理解、欲求和建构的世界──的新发展，而不是客体战胜主体的最后一道堑壕。
[i] 马克·史洛卡著：《虚拟入侵》，远流出版公司，台北，1998年。
[ii] 约翰·l·卡斯蒂著：《虚实世界：计算机仿真如何改变科学的疆域》，上海科技教育出版社，1998。第217－222页。
[iii] andrew calcutt (1999), white noise: an a－z of the contradiction in cyberculture. new york: st.martin’s press, inc. p131.
[iv] lance strate, ronald jacobson, stephanie b. gibson. (ed.) (1996) communication and cyberspace: social interaction in an electronic environment. cresskill, new jersey: hampton press, inc. p86.
[v] [美] 詹姆斯.特拉菲尔，未来城，中国社会科学出版社，2000年。252。
[vi] 迈克尔·海姆著：金吾伦、刘钢译：《从界面到网络空间：虚拟实在的形而上学》，上海科技教育出版社，2000。第111－119页。
[vii] r.霍伊卡著：《宗教与现代科学的兴起》，四川人民出版社，1999。第70页。
[viii] 马克·第亚尼著：《非物质社会》，四川人民出版社，1998。第244页。
[ix] 依据法国社会学家卡隆（m.callon）和拉图尔（b.latour）的操作子网络方法（actor-network）方法，技术并非单纯的同质要素的组合，而是由人、技术、文化等各种异质性的要素互动混合和联接而成的网络。参见，m.callon, society in the making: the study of technology as a tool for sociological analysis, in w. e. bijker, t . p. hughes, and t. j. pinch(ed.)(1987) ,the social construction of technology system. cambridge: mit press,1987. p83-106.
[x] r.舍普等著：《技术帝国》，三联书店，1999。第98页。
[xi] 参见，勒内·贝尔内著：《欢腾和虚拟：复杂性是升天还是入地？》，载《第欧根尼》，1997（2）。第23－45页。
[xii] 赵敦华著：《西方哲学简史》，北京大学出版社，2000。第95页。
[xiii] r.舍普等著：《技术帝国》，三联书店，1999。第99－100页
[xiv] 笛卡尔著：《第一哲学沉思集》，商务印书馆，1996。第33页。
[xv] lance strate, ronald jacobson, stephanie b. gibson. (ed.) (1996) communication and cyberspace: social interaction in an electronic environment. cresskill, new jersey: hampton press, inc.p115.
[xvi] 迈克尔·海姆著：金吾伦、刘钢译：《从界面到网络空间：虚拟实在的形而上学》，上海科技教育出版社，2000。序言。
[xvii] 赵敦华著：《现代西方哲学新编》，北京大学出版社，2000。第214－216页。
[xviii] andrew calcutt (1999), white noise: an a－z of the contradiction in cyberculture. new york: st.martin’s press, inc. p132.
[xix] lance strate, ronald jacobson, stephanie b. gibson. (ed.) (1996) communication and cyberspace: social interaction in an electronic environment. cresskill, new jersey: hampton press, inc.p116.
[xx] [美] 威廉.j.米切尔，比特之城，三联书店，1999年。167。
[xxi] peter droege, (ed.) intelligent environment, amsterdam: elsevier science b.v.1997.p386-419.
[xxii] 赵一凡著：《欧美新学赏析》，中央编译出版社，1996。第170页。
[xxiii] 在鲍德里亚的文章中，仿真和拟像有广义和狭义之分，广义的仿真意指的摹仿，包括仿造、生产和狭义的仿真等；在广义的上仿真物即广义的拟像；狭义的仿真则指超真实的再现，其仿真物为狭义的拟像。在本文中，仿真根据语境取广义和狭义，拟像则只取狭义。
[xxiv] 让·鲍德里亚著：《象征交换与死亡》，载汪民安等主编：《后现代性的哲学话语》，浙江人民出版社，2000。第317页。
[xxv] 让·鲍德里亚著：《象征交换与死亡》，载汪民安等主编：《后现代性的哲学话语》，浙江人民出版社，2000。第302－328页。
[xxvi] jean baudrillard: simulations. new york: semiotext(e),1983.p2.
[xxvii] ibid.p.23.
[xxviii] ibid.p.25.
[xxix] jean baudrillard: in the shadow of the silent majorities. new york: semiotext(e),1983.p100.
[xxx] 道格拉斯·凯尔拉，斯蒂文·贝斯特著：《后现论》，中央编译出版社，1999。第143－189页。
[xxxi] 让·博德里亚尔著：《完美的罪行》，商务印书馆，2000。第31页。
[xxxii] 同上。第8页。
[xxxiii] 让·博德里亚尔著：《完美的罪行》，商务印书馆，2000。第28－29页。
[xxxiv] 同上。第35页。
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