随着人工智能（AI）技术与生命科学深度融合，虚拟细胞、虚拟生命等概念备受关注。为生命系统构建出能够极致模拟真实情景的数字孪生体，正成为当下的研发热点。
作为我国虚拟现实（VR）领域的主要开拓者，中国工程院院士、虚拟现实技术与系统全国重点实验室首席科学家赵沁平带领团队，在战术演练、装备模拟、虚拟手术等领域，开发了多个有影响力的VR应用系统。
科技日报记者近日专访了赵沁平，听他讲述对于“虚实共生”以及医疗领域虚拟人体构建的思考。
赵沁平院士（受访者供图） 人物档案赵沁平，中国工程院院士、北京航空航天大学教授。作为我国虚拟现实领域的主要开拓者，先后主持完成了20余项国家科技计划项目。组织开发了若干有影响力的虚拟现实应用系统，在国际、国内学术刊物和国际学术会议上发表学术论文180余篇，出版专著3部。获国家发明专利授权80余项，国家科技进步奖一等奖1项、国家科技进步奖二等奖2项、国家技术发明奖二等奖1项、国家教学成果奖一等奖1项。
AI与VR交织推动技术进步
记者：AI技术已渗透各行各业。虚实共生的社会形态是什么样的？
赵沁平：《雪崩》《黑客帝国》等许多科幻作品都描绘过虚实共生的情景。VR技术的出现，使得人类在物理世界与数字世界自由穿梭、共享实幻两类生存真正成为可能。
一直以来，许多研究者在VR、增强现实、混合现实等领域进行探索，不断推动技术发展。相关技术逐步在各行业推广应用。但距离构建可以普遍使用、高度社会化的数字世界，还存在很大的技术差距。
不过，AI、VR、云计算、物联网、区块链等技术的快速发展，催生出数字孪生、元宇宙这类贯通物理世界、数字世界和人类世界的新型互联网应用形态，为人类构建虚实融合、高度社会化的数字世界展示出未来可期的发展前景。
特别是AI大模型计算量、算法效率和推理能力的持续快速提升，使得泛连接、有机连接成为可能。传统互联网的连接对象是计算机，主要用于互联网社交和市场营销；物联网把连接对象扩展到“万物”，将应用拓展到生活和生产服务；而数字孪生、元宇宙等应用又把互联网连接对象从“万物”扩展至“万物”的数字孪生体，以及大量的数字原生对象，形成“虚实融合网络”。这必将大幅提升各行业的生产生活服务效能，拉动数字经济发展。
记者：要构建完整的虚实融合网络空间，网络与VR技术分别需要进行哪些升级？
赵沁平：虚实融合网络空间需要新型网络、AI、5G/6G、VR、区块链等技术的支撑。
首先，互联网在带宽、网速、架构、协议、Web服务等方面需要一系列技术创新和基础设施配套升级。
VR自身也需迭代发展。原来大家讲VR有三大特征——沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）、构想性（Imagination），我们称之为3I。现在必须升级到VR2.0，也就是在3I基础上再增加三个“I”：智能化（Intelligentize）、互通性（Interconnection）和迭代性（Iteration）。智能化包括对虚拟环境中的智能对象及其智能行为进行建模、人机交互智能化、智能体化身之间的交互，以及内容生产的智能化等。互通性是指数字空间与物理空间的多模态数据互通融合。迭代性则是指虚拟对象的模型能随着物理对象的变化，实时或及时同步更新，以及生命体和时变体模型可依据相应规律自行演化。
记者：VR迭代升级过程中，AI能够发挥什么作用？
赵沁平：AI驱动的科学研究正在形成人机耦合协作的科研新范式，加速科学发现和技术突破进程。在VR领域，AI4VR同样在加速相关技术突破和系统研发，已经取得不少可喜成果。《中国科学：信息科学（英文版）》上发表的一篇综述全面介绍了AI大模型和技术对VR多项核心技术研发的赋能加速。
举个例子，过去从二维图片生成三维立体模型，需要大量计算与重构。现在引入多视角先验、原生3D生成模型等，可以通过文本或图像直接生成3D内容。这使得VR场景构建从过去“一砖一瓦”的模式，升级为“平地起高楼”的模式，展现出巨大潜力。
AI也在重塑传统的仿真流程。生成式AI不仅能替代或加速流体、软体、刚体等复杂物理求解器的计算，还能通过实现反向优化与实时控制，推动VR从“可视”走向“可感”。AI正在全面渗透VR的内容生产与体验反馈等各个环节，助力虚拟环境在视觉真实、物理可信、角色智能与交互自然等方面实现飞跃，为其带来更为广阔的应用前景。