首页 >> 哲学 >> 科学技术哲学
虚拟现实中的黑白玛丽问题
2019年08月16日 20:38 来源:《自然辩证法研究》 作者:薛少华 字号

内容摘要:

关键词:

作者简介:

Mary's Room Argument in Virtual Reality

  作者简介:薛少华(1985- ),陕西渭南人,哲学博士,北京理工大学人文与社会科学学院科学技术与社会研究所讲师,主要研究方向:认知科学与心灵哲学。北京 100081

  原发信息:《自然辩证法研究》第20191期

  内容提要:虚拟现实是一项新兴的计算显示技术。它可以向用户提供一种具有“沉浸感”的知觉经验,而用户也能够根据这些知觉信息来做出适应性行动。吉布森的生态光学理论与查尔莫斯的“镜子经验”论证,均能够为这种虚拟现实真实的“临场感”提供具体的理论解释。然而,用户同时也能很明显地区分虚拟现实与真实环境下的空间经验差异,一些基于神经科学的实验数据可以提供相应解释。究其主要原因,这是由于当前计算显示技术的局限和多通道感知交互渠道的狭窄等导致。进而,文章提出了一个称作“虚拟现实中的黑白玛丽问题”的思想实验来论证这个观点,并反驳了查尔莫斯的相关论点。最后,提供了一种解决这种问题的未来可能性方案。

  Virtual reality is an emerging computational technology.It provides immersive perceptual experiences to each user,and users can make adaptive behaviors for this kind of experiences.Both Gibson's ecological optics theory and Chalmers' mirror experience argument can offer a strongly theoretical explanation for this.However,users still have a huge difference experience between virtual reality and real environment.Some experiment data from neural science can illustrate this problem.The main reason for this problem is the limitations of current computing display technology and the few channels of multi-sensing interaction.For supporting this viewpoint,the paper proposes a thought experiment that named “Mary's room argument in virtual reality” and makes an argument to Chalmers' relative point.In the end,it also provides a possibility solution to solve this problem in the future.

  关键词:虚拟现实/功能可见性/空间经验/空间导航/黑白玛丽/virtual reality/Affordance/spatial experience/spatial navigation/Mary's room

  标题注释:北京市社会科学基金青年项目“人机智能融合中的知觉与行动哲学实验研究”(18ZXC012),中央高校基本科研业务研究项目“虚拟现实中行动与视觉认知研究”(2015CX04047),国家社科基金重大项目“认知科学对哲学的挑战——心灵与认知哲学重大理论问题研究”(11&ZD187)。

  一、引言:虚拟现实与“在场”

  在虚拟现实中,我们可以将自己的视知觉与体感投射在另外一个非物理的空间里,在其中可以体验现实中从未有过的事物。这项技术的应用前景十分广泛,例如在视频游戏、医疗教学、战场训练、工业设计、社交网络甚至成人娱乐等。在不远的将来,你或许会体验到这样一个场景:电影院里正在上演一部浪漫的爱情电影,但是你在北京,而她却在纽约。当你们同时带上虚拟现实眼镜后,就可以一起坐在虚拟影院里观影,而且还可以互相交谈。明斯基(M.Minsky,1980)[1]使用了“临场感(telepresence)”一词来指代这种情况,并定义为通过一系列技术手段,使一个人能够感觉到他身临其境,给予他一种“在场(presence)”的感受,即使他不在那个地方。而通过某种技术,来获取这些并不实际存在的事物或场景的感知技术手段,实际上就是指“虚拟现实”。

  只要体验过虚拟现实设备的人,都会产生这样一种经验:沉浸感与交互感非常强烈,而且确实感知到了它带给我们的真实性冲击。举例来说,一个人戴上虚拟现实设备体验坐过山车时,他的第一人称视角会导致自己站立不稳、心跳加速以及害怕等反应。这无疑是一种在场的沉浸式体验。通常这种身体经验都被认为与物理环境的真实经验有关。那么,我们是否会对在真实环境下与虚拟环境下的这两种在场经验产生某种混淆?当用户取下虚拟现实设备后,还是会进行这样的主观报告:两种环境可以很明显区分出来。那么,这种主观体验差异因何而致?基于这种疑虑,本文主要讨论三个方面的问题:

  (1)尽管我们知道,自己在虚拟现实设备中所看到的都是虚拟事物,但为什么我们还能产生如此沉浸感的在场知觉经验?

  (2)尽管我们具有问题1中的在场知觉经验,然而面对真实的物理环境,我们仍然能够区别出来两者。那么,是什么原因导致了这两者产生了如此巨大的知觉经验差异?

  (3)在回答问题2的基础上,笔者提出了一个“虚拟现实中的黑白玛丽问题”思想实验:如果某个人一生中都生活在虚拟现实中,当他第一次取下虚拟现实设备后,他的感知觉能否分辨真实物理环境中与虚拟现实环境中事物的差异?他的感知觉行动能力,能否与物理环境中的事物相匹配?换句话说,即他在虚拟现实环境中所获取的知觉经验及行动能力,能否在真实物理环境中,指导他对各种真实对象施加正确合适的行动?

  二、虚拟现实沉浸感的生态光学解释

  毫无疑问,虚拟现实能提供沉浸式的视知觉体验。当前较先进的虚拟现实设备如Oculus Rift、PlayStation VR或HTC Vive等,大致都采用了比如双目高分辨率的显示屏幕、头部运动追踪技术如三轴陀螺仪等方案,来实现具有沉浸感的人机交互。那么,我们的问题是:这些虚拟的视觉内容为什么能够如此真实?吉布森主义或许能够提供一种有效的解释。

  吉布森(1950)[2]所要解决的,就是在如何处理视觉感知与行动耦合关联的问题。光流(optic flow)概念是吉布森生态光学理论的核心概念之一,即观察者在相对于周围物体移动的情况下,所看到的环绕光线对周围物体的显示模式,而这种光流刺激也对动物移动时的知觉具有非常重要的意义。虚拟现实之所以具有完全的沉浸感,其原因就在于它提供了一个符合生物视知觉光流信息获取的环境。按照吉布森的直接知觉理论,这实际上就是你拾取到了光流阵列(optic flow array)中所提供的行动可能性信息并产生知觉反应。这被吉布森称之为功能可见性(affordance),指的是某个环境或实物提供给动物的行动可能性。

  虚拟现实最大的特点之一,就是能够通过光流提示物的疏密度来为体验者提供深空知觉,即物体的远近区分等。产生这种在虚拟现实中的真实空间体验,实际上可以用E.J.吉布森和R.沃克(E.J.Gibson & R.D.Walker,1960)[3-4]的“视崖”实验来说明。研究者运用生态光学中的光流理论,来解释为什么婴儿与生俱来就有能力直接知觉到平面边缘的深空空间,并且通过对这种深空知觉的获取来指导自己的下一步行动,从而避免自己从高处跌落。其实验的结论是:还未被社会化或知识习得的婴儿,仅仅通过自己的视知觉,就可以对所看环境内的光流提示物信息,进行直接地拾取,从而获得关于深度和空间关系的知觉信息。

  婴儿尚不具备任何习得的知觉经验,但是他们都对悬崖边缘产生了反应。这说明,婴儿们都能根据当下环绕光阵列,直接获取了环境表面的结构信息,即悬崖是有着高度差的,这样的高度差供给了婴儿们“可跌落的”这样一种行动的可能性。因此,这些直接获取的环境光流信息,使得婴儿拾取到了环境的功能可见性信息,并使其根据环境特征做出了适当的行动,即远离危险的悬崖边缘。因此,如果用户第一次戴上虚拟现实头盔来体验虚拟环境时,即使他从未使用过虚拟现实设备,也能在首次使用中直接获取到这种虚拟环境中光流信息所构成的关于深度和空间的知觉信息,进而做出适应性行动。

  然而问题在于,无论这种沉浸感多么真实,我们仍然能分辨出虚拟现实与真实环境之间的区别。除了技术设备显示与计算条件的局限之外,实际上还有一个重要的原因,就是光流的改变会提示体验者自身位移的改变,但同时其身体却没有运动。这就意味着,在视觉上用户已经开始向前运动了,但用户身体却仍然保持静止状态。这样一来,负责调解人体运动导航的耳蜗前庭系统与视网膜的知觉信息不能匹配,导致的结果就是虚拟现实的体验者通常在使用一段时间虚拟现实设备后会产生眩晕的感觉。这种情况跟我们在公交车和轮船里晕车晕船的原因一模一样。那么,为什么会出现这种情况呢?在下节将会详细探讨。

作者简介

姓名:薛少华 工作单位:

转载请注明来源:中国社会科学网 (责编:李秀伟)
W020180116412817190956.jpg
用户昵称:  (您填写的昵称将出现在评论列表中)  匿名
 验证码 
所有评论仅代表网友意见
最新发表的评论0条,总共0 查看全部评论

回到频道首页
QQ图片20180105134100.jpg
jrtt.jpg
wxgzh.jpg
777.jpg
内文页广告3(手机版).jpg
中国社会科学院概况|中国社会科学杂志社简介|关于我们|法律顾问|广告服务|网站声明|联系我们