微美全息科学院:虚拟现实技术的多感知性和交互体验的心理学应用

在心理学有着漫长的过去,却只有短暂的历史。随着5G、AI、高清显示等VR周边支撑科技的重大突破和深入应用,VR技术飞速发展,并真正成为一个新的科学技术领域,VR的心理学应用也日趋成熟。虚拟现实(VR)技术融合电子计算机、电子信息、现代仿真等技术,基于电子计算机模拟虚拟环境、情境、场景从而给人以良好的沉浸性、构想性、自主性、多感知**互体验,广泛应用于科研、教育培训、心理干预与治疗等诸领域。作为纳斯达克上市企业“微美全息WIMI.US”旗下研究机构“微美全息科学院”的科学家们就VR技术用于创伤后应激障碍、焦虑症、恐惧症等心理疾病的治疗展开深入研究。

虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术应用于心理学就更晚,有20余年历史。虚拟现实技术,融合3D知感觉技术、现代仿真技术、电子计算机技术、电子信息技术等技术于一体,通过计算机模拟虚拟3D环境、仿真情境、逼真场景从而给人以良好的沉浸性、构想性、自主性、多感知**互体验,注定VR从一诞生开始就与心理学密切相关,并且在心理学领域具有广泛应用前景。

1、VR在心理学中的应用

VR的心理学应用一直非常活跃,国内外许多学者都在进行有益探索。近年来,特别是系统脱敏疗法、暴露疗法的理论引入VR应用,并在治疗恐惧症、焦虑症、创伤后应激障碍等方面不断取得新成果,从而推动心理学理论进一步创新发展。

1.1系统脱敏疗法与暴露疗法

系统脱敏疗法(systematic desensitization),由西方精神病学家首次创建,是建立在经典条件反射以及操作条件反射的基础上,治疗原理是对抗条件反射,治疗方法主要是诱导来访者缓慢地暴露出导致神经症焦虑、恐惧的情境,然后通过心理放松来对抗焦虑情绪,从而达到消除焦虑或恐惧的目的,逐步不再对有害刺激产生敏感病理性反应。系统脱敏的基本原则是交互抑制,即在诱发焦虑刺激物出现的同时引导来访者做出抑制焦虑反应,通过交互抑制虚弱化、直至最后切断不良刺激物与焦虑的联系。系统脱敏疗法因而也被称作交互抑制法。

暴露疗法(exposure therapy),也称冲击疗法、满灌疗法(flooding therapy)或泛滥疗法,源于Foa和Kozak的情绪加工理论,主要分为想象暴露和实景暴露,不让来访者进行任何放松训练,直接想象或直接进入最恐怖、焦虑的情境中,然而最终最担心、最可怕的灾难或后果并没有发生,从而迅速校正病人对恐怖、焦虑刺激的错误认识,并彻底消除由不良刺激引发的习惯性焦虑、恐怖反应。

2、VR在心理治疗中的应用进展

VR通过计算机虚拟,创造出一个子人格给人类一个去扮演现实世界做不到或不能做、不能完成的事件的机会,并通过体验子人格在虚拟世界的活动影响到我们现实生活、当下的思想、心理和行为模式,广泛应用于治疗恐惧症、焦虑症、厌食症、注意缺陷障碍诊断、精神分裂症等心理疾病。

2.1焦虑症的VR治疗

目前焦虑症的VR治疗,多采用系统脱敏疗法。焦虑症的来访者,在心理治疗室进入虚拟现实世界后,可以在童话般森林中、森林上空遨游,也可以在安全的、蔚蓝的海底遨游,甚至在柔和音乐中到广袤的外太空遨游;或者在虚拟现实世界里,与赏心悦目的、以假乱真的虚拟人进行沟通交流、打球运动、吃饭聊天;或者在暖洋洋的海边沙滩,舒适、安然地“度假”,与友好的虚拟朋友悠然漫步,享受美好的慢生活时光。

如果患者焦虑程度比较深,单纯融入、沉浸到虚拟世界当中不足以达到治疗效果,就需要心理医生的引导。在虚拟现实的情境或虚拟现实世界的背景下,心理医生通过专业心理学指引,可以使得心理焦虑能获得更好的治疗效果。

2.2.恐惧症的VR治疗

与焦虑症的VR治疗不同,学者们发现,恐惧症的VR治疗,系统脱敏疗法与暴露疗法均有较好的疗效。恐惧症的VR治疗,疗法主要取决于VR场景的真实感程度和来访者在VR场景的沉浸感程度,以及恐惧症的严重程度。

VR暴露疗法中,心理医生与来访者一同进入虚拟场景。心理医生通过心理学言语引导、动作示范,帮助来访者直视自己的心理恐惧,同时给予心理上的矫正和治疗。在VR世界,即使暴露在非常逼真的恐怖现场,来访者也无人身安全危机,可以更加准确、直白地描述自己的感受,比传统心理学方法的回忆描述要更加准确,对心理医生的心理分析、矫正治疗也更有帮助。

现今,VR已经广泛运用于恐高、飞行、动物(如蜘蛛)、驾驶、幽闭、社交恐惧症等的心理治疗。

2.3.创伤后应激障碍症的VR治疗

创伤后应激障碍(Post-Traumatic Stress Disorder,PTSD),多发生于重大创伤性事件之后,如战争、严重家庭暴力或者大型灾难,很难在现实中再现能够让患者身临其境的场景。PTSD患者通常拒绝回忆那些创伤性往事,也不配合治疗,勉强配合也很难准确描述内心所想。所以传统心理学方法治疗PTSD难度比较大。

而VR结合心理学暴露疗法,不仅比较容易地重现重大创伤性事件的场景或更加接近当时真实的场景,PTSD患者通过沉浸事件的闪回,在关键时间和事件节点不断获得心理医生的引导和心理学支持、心理学治疗,从而获得心理成长和心理治愈。一些学者的研究表明,这比通过传统的心理学治疗方法要有效得多。

此外,虚拟现实在治疗厌食症、注意缺陷障碍、精神分裂症等心理疾病方面,也有相当满意的效果。

3、VR在心理行为训练的应用进展

心理行为训练主要目的是提高受训人员的意志力和心理适应能力,塑造良好的心理品质,锻造团队协作精神。传统的心理行为训练主要有极限心理行为训练法、认知心理行为训练法、情境心理行为训练法和暗示心理行为训练法等。

与传统的心理行为训练不同,VR心理行为训练基本上没有危险性,也几乎没有训练伤发生率,VR心理行为训练具有极高的沉浸性和极逼真的身临其境感。VR心理行为训练主要有身心放松训练、系统脱敏训练、认知行为训练和极限心理行为训练等。

VR身心放松训练,主要通过情境带入遨游深太空、海底世界、原始森林、冰川大山、草原、沙滩、童话世界等虚拟场景或虚拟世界,辅以音乐背景,达到身心放松疗效;VR系统脱敏训练,主要针对训练者的高空恐惧、密集恐怖、广场恐怖、密室恐惧、死亡焦虑、物体恐怖(蜘蛛、蛇等)、特定场所恐惧(殡仪馆、墓地等)、黑暗恐惧等心理问题,在VR场景训练进行心理辅导及心理干预;VR认知行为训练将传统的认知训练和行为训练两部分合二为一,将体验者的认知矫正与行为矫正在VR体验过程中及时进行,并可让体验者预测自己的症状如何来临,从而控制情绪、战胜疾病;VR极限心理行为训练,主要是通过体验者在科学设定的生理、心理承受极限压力下接受训练、完成任务,以提升受训对象技能、体能、战术水平和生理、心理承受力“域值”的目的。

教育训练理论认为:人的某种素质或能力,只有在需要这种素质或能力的相应环境和条件下才能训练出来。特种职业的对抗情况复杂、对抗程度激烈、对抗要素增多、对抗领域扩展、对抗危险增大等特点,决定了平时训练必须达到高强度,职业效能才能得到最大限度发挥。VR极限心理行为训练因而广泛应用于职业训练当中。

4、结语

随着周边技术不断取得突破性进展,VR的虚拟环境、情境、场景的设计构造越来越逼真,沉浸性、构想性、自主性、多感知**互体验越来越强。VR的心理学应用范围也将越来越宽广。

微美全息科学院成立于2020年8月,致力于全息AI视觉探索科技未知,以人类愿景为驱动力,开展基础科学和创新性技术研究。全息科学创新中心致力于全息AI视觉探索科技未知, 吸引、集聚、整合全球相关资源和优势力量,推进以科技创新为核心的全面创新,开展基础科学和创新性技术研究。微美全息科学院计划在以下范畴拓展对未来世界的科学研究:

一、全息计算科学:脑机全息计算、量子全息计算、光电全息计算、中微子全息计算、生物全息计算、磁浮全息计算

二、全息通信科学:脑机全息通信、量子全息通信、暗物质全息通信、真空全息通信、光电全息通信、磁浮全息通信

三、微集成科学:脑机微集成、中微子微集成、生物微集成、光电微集成、量子微集成、磁浮微集成

四、全息云科学:脑机全息云、量子全息云、光电全息云

以下是微美全息科学院的部分科学家成员:

李徐周,山东大学计算机科学与技术学院博士,是模式识别与图像处理方向学术带头人。近年来一直从事模式识别与图像处理等领域的研究、开发与应用工作。曾参与国家自然科学基金重点项目和山东省自然科学基金重点项目等多项课题的研究工作。在模式识别、图像处理等方面打下良好的工作基础。近年来已在模式识别、图像处理等方向发表多篇学术论文。

郑玉洁,重庆大学博士学位,研究方向包括产品设计变更管理、VR/AR驱动商业模式创新,曾经主研的科研项目包括山东科技大学菁英计划的《基于VR/AR技术的复杂机械产品设计变更管理研究》、重庆大学汽车协同创新中心重点项目《VR/AR技术在汽车消费行为偏好挖掘中的应用及关键技术》及其他多项国家自然科学基金项目,也曾参与发表多篇期刊论文。

刘湘辉,国防科技大学计算机工程与科学专业博士,研究方向包括成像卫星任务规划、无线传感器网络以及公路工程管理软件应用等。曾参加多项国家自然科学基金,其中,其在无线传感器网络方面的相关研究论文曾被《计算机研究与发展》、《电子与信息学报》、《软件学报》以及若干国际会议录用和发表。

丁凯,华中科技大学电力电子与电力传动专业博士,香港理工大学研究员,研究方向包括电子电力学仿真技术,电动汽车、电池管理系统等,曾主导过多项相关的研究项目。

郭松睿,湖南大学计算机科学技术工学博士,曾在中科院科学计算国家重点实验室 合现实技术研修班 学习混合现实,增强现实技术,参与研发多个重点项目。

江涛,中国科学院沈阳自动化研究所博士,机器人学国家重点实验室,研究方向为微型仿生飞行器的气动/结构设计、控制与系统开发,在2018年获得 ICRCA-2018 机器人 EI 国际会议"最佳论文奖"。

杨军超,重庆邮电大学通信与信息工程学院信息与通信工程专业博士研究生,华盛顿大学电子工程学院联合培养博士,长期研究虚拟现实、5G多媒体传输优化、基于MEC的智能转码优化,以第一作者发表SCI/EI 论文 6 篇,中文核心 1 篇,申请专利 4 项。

李维娜 ,2017 年博士毕业于韩国忠北国立大学的信息和通信工程学院。2017 年 8 月去了新加坡的 Singapore-MIT Alliance for research and technology centre(SMART)从事压缩全息(compressive digital holography)的博士后工作,2018 年 11 月进入清华大学深圳国际研究生院的先进制造学部,在以前工作的基础上把数字全息(digital holography)拓展到机器学习(machinelearning)领域,特别是对 U 型网络(U-net)的改进和应用。在上述研究领域以第一作者发表高水平论文 5 篇,以第二作者发表的高水平论文2 篇。

曲晓峰,香港理工大学博士,现任清华大学深圳研究生院博士后,主要研究生物特征识别、机器视觉、模式识别,与绿米联创合作进行嵌入式产品算法、深度学习应用、图像与视频相关算法以及生物特征识别相关产品的开发。

危昔均,香港理工大学康复治疗科学系博士,南方医科大学深圳医院虚拟现实康复实验室负责人,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统搭建及相关临床和基础研究。

单羽,昆士兰科技大学数字媒体研究中心(澳大利亚)博士,研究方向为虚拟现实娱乐产业与亚洲创意经济,曾参加多场虚拟现实产业的国际学术会议并发表主题演讲,发表多篇以“虚拟现实艺术”相关的学术论文,并参与国内多个虚拟现实娱乐产业领域的项目研究。

刘超,新加坡南洋理工大学博士,是深圳市南山区领航人才,深圳市海外高层次人才孔雀计划C类, Molecular Physics 2011年度最佳年轻作者提名,主要研究方向为人工智能预测过渡金属氢化物金属氢键键长与解离能和环式加成反应中量子力学/分子力学反应机理研究,曾参与过流程模拟软件的开发与研究。

张婷,美国西北大学博士后,香港大学博士,海外高层次人才孔雀计划C类,主要从事VR/MR关键技术研发应用和复杂服务系统优化等研究,发表全息专利5项。获全国"挑战杯"创业计划大赛 湖北省一等奖,华中科技大学一等奖。

姚卫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究方向:忆阻神经网络及其动力学行为,应用于:图像处理、安全通信。基于VDCCTA具有长时记忆特性的忆阻器电路及其构成的神经网络。参与设计基于忆阻器的神经网络系统模型。基于忆阻器的仿生物神经元和突触连接的微电子电路设计,参与基于忆阻器的神经网络系统模型的设计与动力学行为的分析。

彭华军,博士,毕业于香港科技大学显示技术研究中心(CDR),从事硅基液晶器件、AMOLED材料与器件、TFT器件、显示光学等研发工作。彭博士一直从事信息显示领域前沿工作,涵盖电视图像色彩管理、AMOLED生产制造、微显示芯片设计与制造、投影与近眼显示光学等。彭博士在国际刊物上发表20篇文章。已申请近50项中国发明和美国发明专利,其中10项美国专利和20项中国发明专利获得授权。

陈能军,中国人民大学经济学博士、上海交通大学应用经济学博士后,广东省金融创新研究会副秘书长、广东省国际服务贸易学会理事。主要从事文化科技和产业经济的研究,近年来在版权产业领域研究方面有较好的建树。近年来先后主持、主研“5G时代的数字创意产业:全球价值链重构和中国路径”“深圳加快人工智能产业发展研究”“贸易强国视角下中国版权贸易发展战略研究”,“文化科技融合研究:基于版权交易与金融支持的双重视角”等省部级课题多项,并在《商业研究》《中国流通经济》《中国文化产业评论》等核心期刊发表论文多篇。

潘剑飞,香港理工大学博士学位,现为广东省高校“千百十工程”人才,深圳市海外高层次人才,深圳市高层次人才、深圳大学优秀学者。研究领域主要为自动化+VR 应用、先进数字化制造、 数字制造全息孪生工厂、机器人等。主持多项国家自然科学基金项目、广东省科技计划项目和广东省自然科学基金项目。

杜玙璠,北京交通大学光学工程博士,取得与显示产品相关专利20余项,发表期刊文章3篇,曾打造全球最高分辨率的8K*4K 的VR产品,并提出了采用光场显示技术,解决VR辐辏冲突问题;推出首款国产化率100%的单目AR眼镜,第一次联合提出基于未来空间信息的非接触式交互的操作系统概念(System On Display),在运营商体系进行虚拟现实数字产业合作。

伍朝志,深圳大学光机电工程与应用专业博士,研究方向主要为精密/微细电解加工,发表过多篇期刊论文和会议论文,获得三项相关专利,曾参与国家重点研发计划 、国家自然科学基金重大研究计划重点项目等。

丁茹,中国社会科学院,数量经济研究所的技术经济及管理博士,从事大数据与数字经济、创新发展研究、科研项目管理等领域,主要研究领域为科技服务、产业经济研究、技术创新与创业。任山东省技术市场协会副秘书长,擅长整合创新资源、拓展创新业务和创新产业规划和产业经济,参与虚拟现实技术应用方面的相关创新研究和产业资源对接。

翟振明,美国肯塔基大学博士毕业,为广州大学R立方研究所所长、中山大学博导、人机互联实验室主任,曾撰写英文专著《Get Real: A Philosophical Adventure in Virtual Reality》,该书对虚拟现实和扩展现实发展趋势进行技术迭代预言并得到相关印证,此著作被美国评论者认为“有可能在虚拟现实技术和哲学两个领域都成为里程碑性的著作”。其设计创建中山大学人机互联实验室,其中的“虚拟与现实之间无缝穿越体验系统”已在国内外产生广泛影响。其首创了虚拟现实作为逆向艺术的概念,为虚拟世界的艺术与人文理性做出了突出贡献。

谭昕,副教授,主要研究全息虚拟现实应用设计等战略新兴产业相关课程,是数字媒体艺术设计专业主任,担任国泰安教育技术有限公司名誉顾问;受聘深圳市文化广电旅游体育局文化产业专家库专家;受聘深圳市龙岗区文化创意产业专家库专家;担任重庆青年职院项目化课程重构指导指导专家。曾主编《虚拟现实应用设计》。

陆建勋,深圳大学工学博士,其主要产学研方向为虚拟现实技术应用、智能制造技术及相关设备开发等,在相关领域有着广泛而深刻的研究,并发表过多篇期刊论文,曾参与了国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目和深圳市知识创新基础研究等项目。

张鑫,湖南大学计算机科学与技术工学博士,主要研究硬件电路前后仿真,并进行实际的芯片设计工作,有丰富的整套流流程的经验,如集成电路设计、性能仿真、版图设计、版图验证、前后仿真、流片及封装测试等。曾参与过多项国家自然科学基金项目,发表多篇相关学术论文,多次参加相关领域的学术会议。

洪岳,瑞典乌普萨拉大学工程科学学院博士,现为深圳大学全息计算机技术、光电通信技术助理教授。研究方向包括全息计算机科学、半导体光电、自动化与信息工程、通信系统等等。曾参与发表相关研究领域的多篇期刊论文和会议论文。

胡国庆,北京大学电子学系博士、博士后,北京大学深圳研究院副研究员,北京大学深圳研究院5G课题组组长,北京大学深圳系统芯片设计重点实验室副主任,深圳市高层次专业人才,广东省百名博士博士后创新人物,深圳市南山区“十大南山好青年”,深圳市新兴战略产业博士专家联谊会创始发起人、副会长兼执行秘书长,深圳5G产业协会专家委员会副主任,深圳5G产业联盟专家委员会副主任,深港澳博士专家联盟副秘书长,朴素资本首席信息技术顾问。拥有副研究员、高级工程师两个高级职称,一个客座教授荣誉称号。参著学术专著一部,发表SCI/EI/ISTP等高质量学术论文40余篇,申请发明专利17项;主持国家及省市级科研项目六项,参研国家级项目十余项。

田雪松,哈尔滨工业大学博士,研究方向包括图形图像光电信息处理及传感技术、量子通讯电子物理研究、激光防护用氧化钒薄膜性能研究等,曾发表多篇相关学术论文,曾参与多个国防科技预研跨行业综合技术项目。

朱学群 ,北京林业大学博士,具备交叉学科背景,擅长数理统计、量化分析、科学管理,主导多个重点全息AR项目实施,在材料、显示理论与研究很深的行业经验,是新华网中国双创导师、北京市海归科协双创导师。

李迁,北京科技大学博士,研究方向包括材料加工分析、镀膜、工业VR等,在激光共聚焦显微镜、扫描电镜、透射电镜等进行深入研究,对于分子材料、材料连接技术方向曾参与发表多篇相关论文。

赫万佳,香港理工大学博士,主要研究基于虚拟现实技术的康复系统及相关临床和基础研究,曾参与发表多篇相关论文及多个相关项目的研究。

周福礼,重庆大学博士,为国际学术协会会员。主要研究方向包括VR/AR驱动商业模式创新、大数据商务分析等,发表相关论文30余篇,其中SCI/SSCI检索10余篇,EI期刊12篇,CSSCI 1篇,曾经主持多个省部级项目。

刘伟星,中国科学院大连化学物理研究所博士,研究方向包括AR 衍射光波导的光栅设计,包括效率、显示均匀性、成像质量优化、AR 技术技术路线的探索和调研等。曾发表多篇相关论文及主导多个相关项目,且获已授权专利 8 项。

李庆普,上海理工大学博士,在虚拟现实领域有丰富的研究经验及项目实践经验,曾参与基于计算机触觉技术的虚拟医疗仿真技术研究、汽车模拟驾驶仿真研究、多体感VR硬件研发及VR实训安全教育等多个项目。其已发表多篇相关论文并取得多项专利。

微美全息科学院旨在促进计算机科学和全息、量子计算等相关领域面向实际行业场景和未来世界的前沿研究。建立产研合作平台,促进重大科技创新应用,打造产业、研究中心深度融合的生态圈。微美全息科学院秉承“让有人的地方就有科技”为使命,专注未来世界的全息科学研究,为全球人类科技进步添砖加瓦。

微美全息成立于2015年,纳斯达克股票代码:WiMi。 $微美全息(WIMI)$ 
微美全息专注于全息云服务,主要聚集在车载AR全息HUD、3D全息脉冲LiDAR、头戴光场全息设备、全息半导体、全息云软件、全息汽车导航、元宇宙全息AR/VR设备、元宇宙全息云软件等专业领域,覆盖从全息车载AR技术、3D全息脉冲LiDAR技术、全息视觉半导体技术、全息软件开发、全息AR虚拟广告技术、全息AR虚拟娱乐技术、全息ARSDK支付、互动全息虚拟通讯、元宇宙全息AR技术,元宇宙虚拟云服务等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。

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