世界首次突破激光三维纳米打印技术，清华助力打造“高清版”虚拟现实
近日，清华大学科研团队在世界范围内首次研发应用了一种全新的纳米颗粒激光三维打印技术，可实现纳米材料复杂三维结构的精密成型。该技术有望推动虚拟现实技术（VR）、近眼显示等领域的发展，助力人们在元宇宙中实现高清畅游。
与现有的微纳加工制备技术相比，新技术利用更小的发光单元尺寸，更高的器件集成密度，赋予了三维纳米打印更多的“神奇特性”。清华精密仪器系副教授林琳涵介绍，该技术不需要任何光学粘合组分，实现了接近100%功能纳米粒子组分的三维打印，还能实现复杂线性、弯曲等多种三维纳米结构的高精度打印，用于构造新功能三维光电器件。
专业且高深的技术，可以提高虚拟世界的分辨率。“像素密度是衡量图像显示清晰度的标准，像素密度越高，图像拟真度就越好。”林琳涵介绍，一般激光打印机的输出分辨率是每英寸300至600个像素，印刷的照排机能达到每英寸1200至2400个像素。而团队研发的新技术利用非线性光激发，使打印分辨率突破光学衍射极限，打印点阵列密度超过每英寸2万像素，打印极限分辨率达到77纳米，有助于制造超高分辨率显示器件，让人们看到一个高清的虚拟现实世界。
“与学习知识与应用知识有所不同，很多从0到1的基础前沿研究应该是创造知识的过程。课题组在现有文献相对比较匮乏的情况下，做了大胆的猜测和假定，并通过实验验证和排除，最终得到并证实了新的机制。”林琳涵说，当下，科研项目、研究方向的选择有很多，团队会面向国家和社会的需求，继续做最有价值的前沿探索和技术攻关。
该成果由清华精密仪器系教授孙洪波、副教授林琳涵课题组完成，并于近日发表在了《科学》（Science）期刊上，题为“光激发诱导化学键合实现半导体量子点3D纳米打印”。
2022年10月21日 08:12:40
人类活在虚拟世界？越来越多的证据表明，虚拟世界真实存在
前两年，著名导演斯皮尔伯格拍摄了一部名为《头号玩家》的科幻冒险电影，这部以虚拟现实为题材的电影吸引了许多观众进影院观看电影。该电影塑造了一个充满虚拟现实技术的世界，故事发生在2045年，男主角在虚拟世界结识了其他四位伙伴，并一起踏上寻找彩蛋的征程。看完电影后不少观众感叹于虚拟现实技术的先进，对未来的VR技术发展充满期望。
在现实中，随着芯片、传感器、显示器等技术不断地发展，普通人已经能够接触到VR技术。但我们现在所接触到的虚拟现实技术被认为是处于初级的技术，如果要让体验者感受到完完全全的沉浸式体验，还需要提高整体的技术水平。那么伴随着人工智能、量子计算机等技术的发展，虚拟现实技术是否能在未来真正走入人们的生活中呢？
首先让我们来了解一下VR发展的各个历史阶段。VR即虚拟现实，它还有另外一个名字叫“模拟器”。据了解，世界上最早的模拟器是发明家爱德华·林克在1929年设计的训练模拟器，该模拟器的主要用于训练飞行员。过了将近三十年后，一位名为莫顿·黑里格的工程师设计出了多通道仿真体验系统，该系统比飞行模拟器更接近于现代意义的虚拟现实。
1963年以前属于虚拟现实的前身阶段，1963年到1972年这一技术才迎来萌芽阶段。首先是伊文·撒得兰在1965年发表了关于如何提高用户视觉体验的显示技术，3年后他成功研发出了第一款带有跟踪器的头戴立体显示器，这让虚拟现实技术在硬件上建立了基础。虚拟显示技术除了让人身临其境之外，还需要让虚拟内容与现实体验者之间产生互动。
于是1972年第一款交互电子游戏问世，之后的发展一直到现在都属于第三阶段。值得注意的是，“虚拟现实”这个概念首次被提出是在1984年，90年代后三维图形生成技术、多传感器交互技术和高分辨率显示技术相继加入到VR技术中，使这一种技术有了质的飞跃。时至今日，虚拟现实技术仍在不断发展，谁也预测不出它的未来。
对于虚拟现实技术现在以及未来的发展，笔者认为它和自动驾驶技术一样分为多个级别，因为每一个级别都意味着技术水平和用户体验有实质性的突破。现阶段我们所接触到的虚拟现实技术属于初级水平，通过一副VR眼镜，我们能够看到虚拟中的人物和场景，体验效果还是比较真实的，而且许多网购平台都有售卖这样的眼镜。
但根据不少用户的反馈，他们在使用了VR眼镜后出现了不同程度的眩晕情况，为什么会出现这种情况呢？根本原因在于多传感器、中央处理器的延迟。我们用肉眼看天空，只要一抬头就能立即看到。但是通过VR眼镜看天空，抬头后需要过一会才能看到虚拟世界相应的内容。除了抬头之外，左右摇晃所造成的延迟也会让人产生眩晕感。
初级水平的虚拟现实技术还无法让我们的感官与虚拟世界进行无缝连接，而中级水平的虚拟现实技术则减小了实际感官与虚拟世界的距离，这一点由计算机模拟生物电信号来实现。人体所产生的所有感觉都会通过神经通路传导到大脑，外界的刺激以电信号的方式进行传播，而计算机也可以通过电信号传输指令。
因此如果能让计算机模拟人体内生物电信号的产生、传递以及处理的全过程，然后再与VR设备的多传感器进行结合，那么信号传输的延迟就会大大减少。这个水平的虚拟现实技术还需要人类保持健康的躯体，失去了躯体意识也将不复存在。但如果能将虚拟现实技术发展到高级水平，那么躯体的存在就变得没那么重要了，人的意识可以独立于躯体在计算机中运行。
当然以现在的计算机技术是无法承载起人类复杂的意识系统，而新兴的量子计算机则有可能成为接受人类意识的载体。这种水平下的虚拟现实技术已经足以实现某种程度上的“永生”，一个人虽然肉体会衰老死亡，但只要在他（她）的意识和思维能以程序方式或其他方式存入计算机中，那么就相当于永久进入了虚拟世界。
目前人类的虚拟现实技术还处于初级水平，同时在不断向中级水平迈进，那么这项技术在现实中已经有哪些应用了呢？首先是在娱乐行业的应用，依托虚拟现实技术的电子游戏、电影越来越受到消费者的青睐，三维技术的应用大大提高了用户体验的真实感。VR技术在教育行业也有所应用，它的出现改变了传统的教育模式，让学生能身临其境地感受知识内容。
与以往的被动式学习相比，这种激发学生主动式学习的方法能增强学生对知识的记忆能力以及理解能力。再者，虚拟现实技术在医学方面也得到了重用。在进行一场大手术之前，主刀医生可以通过建立病人身体的三维模型，然后在该模型里进行一次模拟手术，这样做有利于提高手术成功率。
虚拟现实技术还有其他方面的应用，可以预见的是，随着这项技术的水平不断提高，它将会引起更多行业的注意。回到文章开头所提出的问题，虚拟现实技术是否能在未来真正走入人们的生活中呢？笔者认为这是值得期待的，但前提是要解决目前所遇到的问题，例如提高用户体验，降低VR产品的价格。
目前市面上一部正规的VR产品价格一般超过2000元，而它所能给用户带去的仅仅是三维立体感受，因此许多消费者宁愿去体验馆进行体验，也不会购买一部VR设备。因此提高技术水平和降低产品价格，是需要解决的两个问题。
增强现实与虚拟现实市场在全球各地发展概况分析
增强现实（Augmented Reality，AR）和虚拟现实（Virtual Reality，VR）是两种不同的技术和概念。
增强现实是一种技术，通过在真实世界中叠加虚拟信息和图像，将现实世界与虚拟世界相结合。它利用计算机生成的图像、声音和其他感官输入，将虚拟元素与真实环境进行交互。用户可以通过AR设备（如智能手机、AR眼镜等）观察和与虚拟元素进行互动，同时保持对真实世界的感知。
虚拟现实是一种技术和体验，通过计算机生成的虚拟环境，使用户感觉自己身临其境。虚拟现实通常通过佩戴头戴式显示器（如VR头盔）来实现，用户可以完全沉浸在虚拟环境中，与虚拟对象进行互动。虚拟现实技术可以模拟各种场景和体验，如游戏、培训、模拟等。增强现实主要应用于实时信息展示、虚拟导航、教育培训等领域，而虚拟现实主要应用于游戏、模拟训练、虚拟旅游等领域。
增强现实与虚拟现实全球各地发展概况
北美地区：北美地区是AR和VR技术的主要发展地区之一。美国和加拿大的科技公司在AR和VR领域具有领先地位，如谷歌、微软、Facebook等。这些公司推出了多款AR和VR设备和应用，涵盖了娱乐、游戏、教育、医疗等多个领域。
欧洲地区：欧洲地区也在AR和VR技术的研发和应用方面取得了重要进展。英国、德国、法国等国家的科技公司和研究机构在AR和VR领域具有一定的实力。欧洲的AR和VR应用涵盖了文化遗产保护、旅游、教育等领域。
亚洲地区：亚洲地区是AR和VR技术的重要市场之一。中国、日本和韩国等国家在AR和VR技术的研发和应用方面取得了显著进展。中国的科技巨头如阿里巴巴、腾讯等公司在AR和VR领域有着重要的布局和投资。
太平洋地区：澳大利亚和新西兰等国家在AR和VR技术的发展方面也有一定的贡献。这些国家的科技公司和研究机构在AR和VR应用的娱乐、旅游、教育等领域有着积极的探索。
增强现实与虚拟现实行业中国不同地区发展概况
北京：作为中国的科技创新中心，北京在AR和VR行业的发展方面具有重要地位。众多的科技公司、创业团队和研究机构在北京设立了AR和VR相关的研发中心和实验室。北京的AR和VR应用涵盖了娱乐、教育、文化遗产保护等多个领域。
上海：上海作为中国的经济中心和创新中心，也在AR和VR行业的发展方面取得了显著进展。上海拥有众多的科技企业和创业团队，涵盖了AR和VR硬件设备、内容开发、应用推广等多个领域。上海的AR和VR应用主要集中在娱乐、零售、旅游等领域。
深圳：深圳作为中国的科技创新中心和制造业基地，在AR和VR行业的发展方面也具有重要地位。深圳拥有众多的AR和VR企业，涵盖了硬件设备、软件开发、内容制作等多个领域。深圳的AR和VR应用主要集中在游戏、教育、工业等领域。
杭州：杭州作为中国的互联网和创新中心，在AR和VR行业的发展方面也有一定的影响力。杭州拥有众多的科技企业和创业团队，涵盖了AR和VR硬件设备、内容开发、应用推广等多个领域。杭州的AR和VR应用主要集中在文化创意、旅游、教育等领域。
需要注意的是，AR和VR行业的发展在中国各地区存在一定的差异。一些大城市如北京、上海、深圳等在AR和VR行业的发展方面相对较为成熟，而其他地区的发展相对较为初级。然而，随着技术的进步和市场的需求，AR和VR行业在整个中国都具有巨大的潜力和发展空间。
