[科普中國]-全息信息模型

出現(xiàn)背景

信息，指音訊、消息、通訊系統(tǒng)傳輸和處理的對(duì)象，泛指人類社會(huì)傳播的一切內(nèi)容。信息是寶貴的財(cái)富，其中蘊(yùn)含大量有用的（有助于管理和決策）的數(shù)據(jù)和知識(shí)。隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，收集、傳輸、存儲(chǔ)、整合、分析與挖掘信息技術(shù)的日益完善，全息信息模型也得到了進(jìn)一步地研究。

存儲(chǔ)技術(shù)全息信息存儲(chǔ)可存儲(chǔ)文字、圖象等，是一種高密度、大容量的存儲(chǔ)技術(shù)，并可以與計(jì)算機(jī)聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)記錄和檢索自動(dòng)化1。

全息存儲(chǔ)技術(shù)有兩種方法，一種是用傅里葉變換全息方法存儲(chǔ)信息，此法存儲(chǔ)密度大且已日趨應(yīng)用化；另一種是用體全息的角度選擇性來存儲(chǔ)信息。

數(shù)據(jù)傳輸全息信息模型分為數(shù)據(jù)層、通信層和控制層，根據(jù)信息在三層之間的傳輸可以分為2：

（1）數(shù)據(jù)上行信息模型

在數(shù)據(jù)上行過程，即數(shù)據(jù)層→通信層→控制層，建立數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)到控制層的一個(gè)映射。

①常數(shù)類輸入數(shù)據(jù)

控制層中某些算法要求數(shù)據(jù)層提供物理設(shè)備的相關(guān)基礎(chǔ)參數(shù)，某些參數(shù)為固定值常量。

②周期性量測(cè)數(shù)據(jù)

控制層中的控制算法基于物理設(shè)備中的某些量測(cè)數(shù)據(jù)，而這些量測(cè)數(shù)據(jù)存在由多種采樣周期造成的時(shí)間斷面不統(tǒng)一的問題。

當(dāng)采樣數(shù)據(jù)的采樣周期與控制所需數(shù)據(jù)周期匹配時(shí)（即控制所需數(shù)據(jù)周期是采樣周期的整數(shù)倍），且時(shí)間斷面相同時(shí)，采樣數(shù)據(jù)可直接傳輸；當(dāng)采樣數(shù)據(jù)的采樣周期與控制所需數(shù)據(jù)周期不匹配時(shí)，可基于采樣歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，從而滿足控制所需數(shù)據(jù)的時(shí)間要求。

③關(guān)聯(lián)類輸入數(shù)據(jù)

控制層所需的某些數(shù)據(jù)需由多個(gè)數(shù)據(jù)層的量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算后提供，這類輸入數(shù)據(jù)的存在，使得數(shù)據(jù)層提供數(shù)據(jù)維數(shù)與控制層所需數(shù)據(jù)維數(shù)不一致。

（2）數(shù)據(jù)層級(jí)交互信息模型

在網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，每一層級(jí)間的數(shù)據(jù)上行過程相似。

（3）數(shù)據(jù)下行信息模型

在數(shù)據(jù)下行過程，即控制層→通信層→數(shù)據(jù)層，控制層發(fā)出控制指令后，指令經(jīng)由通信層直接作用于反應(yīng)物理設(shè)備運(yùn)行的數(shù)據(jù)層，通信層中僅存在數(shù)據(jù)傳輸過程，且要求實(shí)時(shí)性，模型較為簡(jiǎn)單，可建立為控制層信息到數(shù)據(jù)層的一個(gè)簡(jiǎn)單映射。

常見應(yīng)用3D全息投影3D全息投影是一種利用干涉和衍射原理記錄并再現(xiàn)物體真實(shí)的三維圖像，是一種無需配戴眼鏡的3D技術(shù)，觀眾可以看到立體的虛擬人物。

全息投影方式多年前已經(jīng)在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)，同顯示屏上顯示的2D或3D視頻略有不同，通過全息投影的方式重新呈現(xiàn)出來，是真實(shí)人物的全息投影。

虛擬現(xiàn)實(shí)VR虛擬現(xiàn)實(shí)：真實(shí)幻覺（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是近年來出現(xiàn)的高新技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬，讓使用者如同身歷其境一般，可以及時(shí)、沒有限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。

沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)提供參與者完全沉浸的體驗(yàn)，使用戶有一種置身于虛擬世界之中的感覺。其明顯的特點(diǎn)是：利用頭盔顯示器把用戶的視覺、聽覺封閉起來，產(chǎn)生虛擬視覺，同時(shí)，它利用數(shù)據(jù)手套把用戶的手感通道封閉起來，產(chǎn)生虛擬觸動(dòng)感。系統(tǒng)采用語音識(shí)別器讓參與者對(duì)系統(tǒng)主機(jī)下達(dá)操作命令，與此同時(shí)，頭、手、眼均有相應(yīng)的頭部跟蹤器、手部跟蹤器、眼睛視向跟蹤器的追蹤，使系統(tǒng)達(dá)到盡可能的實(shí)時(shí)性。臨境系統(tǒng)是真實(shí)環(huán)境替代的理想模型，它具有最新交互手段的虛擬環(huán)境。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)ARAR技術(shù)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是利用計(jì)算機(jī)生成一種逼真的視、聽、力、觸和動(dòng)等感覺的虛擬環(huán)境，通過各種傳感設(shè)備使用戶“沉浸”到該環(huán)境中實(shí)現(xiàn)用戶和環(huán)境直接進(jìn)行自然交互。AR是直接在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中將計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面或虛擬構(gòu)建的場(chǎng)景進(jìn)行在真實(shí)世界中進(jìn)行全息投影。AR是虛擬現(xiàn)實(shí)、現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)的結(jié)合，它需要配合特定的頭戴式顯示器才能夠看到。