虛擬技術

虛擬現實中的“現實”是泛指在物理意義上或功能意義上存在於世界上的任何事物或環境，它可以是實際上可實現的，也可以是實際上難以實現的或根本無法實現的。而“虛擬”是指用計算機生成的意思。因此，虛擬現實是指用計算機生成的一種特殊環境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己“投射”到這個環境中，並操作、控制環境，實現特殊的目的，即人是這種環境的主宰。虛擬現實的本質是人與計算機的通信技術，它幾乎可以支持任何人類活動，適用於任何領域。

National Instruments—虛擬儀器創始人過去的三十多年裡，NI通過虛擬儀器技術為測試測量和自動化領域帶來了一

場革新：虛擬儀器技術把現成即用的商業技術與創新的軟硬體平台相集成，從而為嵌入式設計、工業控制以及測試和測量提供了一種獨特的解決方案。使用虛擬儀器技術，工程師們可以利用圖形化開發軟體方便高效地創建完全自定義的解決方案，以滿足靈活多變的需求趨勢——這完全不同於專門的、只有固定功能的傳統儀器。目前，財富500強中85%的製造型企業已經選擇了虛擬儀器技術，大幅度減少了自動化測試設備（ATE）的尺寸，使工作效率提升了十倍之多，而成本卻只有傳統儀器解決方案的一小部分。與此同時，虛擬儀器技術本身也在不斷發展和創新，由於建立在商業可用技術的基礎之上，使得目前正蓬勃發展著的新興技術也成為推動虛擬儀器技術發展的新動力。

構建虛擬現實系統的目的是為了開發虛擬現實應用，所以任何一個完整的虛擬現實系統都需要有一套功能完

備的虛擬現實應用開發平台，一般包括兩個部分，一是硬體開發平台，即高性能圖像生成及處理系統，通常為高性能的圖形計算機或虛擬現實工作站；另一部分為軟體開發平台，即面嚮應用對象的虛擬現實應用軟體開發平台。這其中面嚮應用對象的虛擬現實應用軟體開發平台是最主要的，它在虛擬現實應用開發過程中承擔著三維圖形場景驅動的建立和應用功能的二次開發，是虛擬現實應用開發的高層API，同時也是連接VR外設、建立數學模型和應用資料庫的基礎平台，沒有它將無法開發出功能完善的虛擬現實應用程序。因此，開發平台部分是整個虛擬現實系統的核心部分，負責整個VR場景的開發、運算、生成，是整個虛擬現實系統最基本的物理平台，同時連接和協調整個系統的其它各個子系統的工作和運轉，與他們共同組成一個完整的虛擬現實系統。因此，虛擬現實系統開發平台部分在任何一個虛擬現實系統中都不可缺少，而且至關重要。虛擬現實顯示系統。虛擬三維投影顯示系統是整個虛擬現實系統中最重要的3D/VR圖形顯示輸出系統，其核心部分是立體版的高亮度投影機及相關組件，它將VR工作站生成的高解析度3D/VR場景以大幅立體投影的方式顯示出來，讓要交互的三維虛擬世界高度逼真地浮現於參與者的眼前，從而為VR用戶提供一個團體式參與，集體觀看，具有高度臨場感的投入型虛擬現實環境，並結合必要的虛擬外設(如數據手套、6自由度位置跟蹤系統或其他交互設備)，參與者可從不同的角度和方位自由地進行交互、操縱，實現三維虛擬世界的實時交互和實時漫遊。在虛擬現實應用系統中，通常有多種顯示系統或設備，比如：大屏幕監視器、頭盔顯示器、立體顯示器和虛擬三維投影顯示系統，而虛擬三維投影顯示系統則是目前應用最為廣泛的系統，因為虛擬現實技術要求應用系統具備沉浸性，而在這些所有的顯示系統或設備中，虛擬三維投影顯示系統是最能滿足這項功能要求的系統，因此，該種系統也最受廣大專業模擬用戶的歡迎。虛擬三維投影顯示系統是目前國際上普遍採用的虛擬現實和視景模擬實現手段和方式，也是一種最典型、最實用、最高級別的投入型虛擬現實顯示系統。高度逼真的三維虛擬世界的高度臨場感和高度參與性最終使參與者真正實現與虛擬空間的信息交流與現實構想。非常適合于軍事模擬訓練、CAD/CAM（虛擬製造、虛擬裝配）、建築設計與城市規劃、虛擬生物醫學工程、科學可視化、教學演示等等諸多領域……虛擬現實交互系統，6自由度實時交互是虛擬現實技術最本質的特徵和要求之一，也是虛擬現實技術的精髓，離開實時交互，虛擬現實應用將失去其存在的價值和意義，這也是虛擬現實技術與三維動畫和多媒體應用的最根本的區別。在虛擬現實交互應用中通常會藉助於一些面向特定應用的特殊虛擬外設，它們主要是6自由度虛擬交互系統，比如：力或觸覺反饋系統、數據手套、位置跟蹤器或6自由度空間滑鼠、操縱桿等等。

虛擬機技術是國際反病毒領域的前沿技術。這種技術更接近於人工分析，智能化極高，查毒的準確性也極高。首

先我們描述一下一個病毒分析者的工作：當拿到一個樣本時，我們並不敢直接運行它，因為它可能是帶毒的，而且極可能是未知的，誰也無法查殺的新病毒。要分析它，我們必須做的是跟蹤它的執行，查看它是否有傳染模塊，是否有破壞模塊。如果一個樣本中有用於傳染的模塊，我們就無可爭辯的認定它是病毒，如果它還有破壞模塊，我們就會將它歸人惡性病毒。有些病毒是戲濾性的、學術性的，不會破壞系統。但，這也就如讓您穿了一雙泡水的鞋一樣，腳上不會有大問題，卻終歸是心裡不舒服的。這裡涉及到一個重要問題，判定樣本是否是病毒的重要問題：傳染性。我們可以想象，如果能讓程序判定一個“樣本”是否有傳染性，也就解決了反病毒領域中的一個重要難題“預警”。傳統的程序員分析病毒會使用DOS的DEBUG程序，現在更多的人選擇SOFT-ICE一類功能更強大的軟體。但終歸一點這類動態調試軟體的核心就是單步跟蹤執行被調程序的每一個語句。事實上，更為具體的做法可以是這樣：用程序代碼虛擬一個CPU來，同樣也虛擬CPU的各個寄存器，甚至將硬體埠也虛擬出來，用調試程序調人被調的“樣本”，將每一個語句放到虛擬環境中執行，這樣我們就可以通過內存和寄存器以及埠的變化來了解程序的執行。這樣的一個虛擬環境就是一個虛擬機。未來的虛擬現實技術在系統底層級上是有借鑒於虛擬機技術的。既然虛擬中可以反映程序的任何動態，那麼，將病毒放到虛擬機中執行，則病毒的傳染動作一定會被反映出來。如果這樣，未知病毒的查出概率將是100％！目前個別反病毒軟體選擇了樣本代碼段的前幾K位元組虛擬執行，其查出概率已高達95％左右。虛擬機用來偵測已知病毒速度更為驚人，誤報率可降到一個千分點以下！這項技術在1997年被認為是國際反病毒領域的前沿技術，至今仍有許多人在研究和完善它。因為它的未來可能是一台用於Internet上的龐大的人工智慧化的反病毒機器人。當然，也是一個軟體機器人。

CPU的虛擬化技術是一種硬體方案，支持虛擬技術的CPU帶有特別優化過的指令集來控制虛擬過程，通過這些指令集，VMM(VirtualMachineMonitor，虛擬機監視器)會很容易提高性能，相比軟體的虛擬實現方式會很大程度上提高性能。虛擬化技術可提供基於晶元的功能，藉助兼容VMM軟體能夠改進純軟體解決方案。由於虛擬化硬體可提供全新的架構，支持操作系統直接在上面運行，從而無需進行二進位轉換，減少了相關的性能開銷，極大簡化了VMM設計，進而使VMM能夠按通用標準進行編寫，性能更加強大。另外，在純軟體VMM中，現缺少對64位客戶操作系統的支持，而隨著64位處理器的不斷普及，這一嚴重缺點也日益突出。而CPU的虛擬化技術除支持廣泛的傳統操作系統之外，還支持64位客戶操作系統。

文件虛擬化(FileVirtualization)是在文件伺服器和訪問這些文件伺服器的客戶機之間創建一個抽象層。一旦應用，文件虛擬化層管理跨伺服器的文件和文件系統，允許管理員向客戶機提供一個所有伺服器的邏輯文件掛接。這台伺服器繼續託管文件數據和元數據。

雖然這種安排好想象不必要地增加了IT開銷，但是，文件虛擬化提供了一些關鍵的優勢，包括一個全局命名空間用來給網路文件伺服器上的文件加索引。此外，這種虛擬文件存儲整合允許文件伺服器之間共享訪問存儲容量。文件伺服器之間實施的數據遷移對於最終用戶和應用程序都是透明的。這在分層次的存儲基礎設施中是理想的。簡言之，文件虛擬化允許企業訪問網路文件伺服器上隔離的存儲容量並且在上面進行無縫的文件遷移。

文件虛擬化可以部署為一台設備或者一台運行文件虛擬化軟體的現成的伺服器。這種選擇基本上是根據成本以及有關的管理和破壞水平確定的。最常用的部署選擇是設備。這種設備有四種不同的架構：帶外、帶內、這兩者的結合和分離路徑(Split-Path)。

並為所有的文件虛擬化部署從長遠看是成功的。有些機構也許會退回(撤銷)他們的部署。這對於文件伺服器和網路附加存儲平台來說是一個破壞性非常大的過程。在極端的情況下，退回可能需要機構卸載數據、刪除文件虛擬化層，然後重新格式化和重新裝載全部數據。經銷商通常能夠幫助識別潛在的退回問題，提供減輕破壞的建議。用戶在一般部署之前通常要測試其退回的程序。

文件虛擬化受到可伸縮性的限制。可伸縮性包括文件系統、文件、伺服器或者輸入/輸出性能。文件虛擬化平台還必須要兼容當前的基礎設施。這樣，它就能夠與現有的存儲系統和交換機一起工作。要防止出現潛在的問題，文件虛擬化平台應該經常進行適當的可伸縮性和兼容性測試。

虛擬自行車，也可以被稱為虛擬自行車系統，它是以虛擬漫遊技術為基礎，運用了包括感測器技術、DSP控制技術、多線程非阻塞數據實時通信技術、立體顯示等多通道交互技術。虛擬自行車可以實現人在虛擬場景中的漫遊，可以模擬騎行者所想到的任何騎行場景，森林，沙漠，山脈，海邊，名勝古迹等等，除了場景的渲染外，通過感測器技術，可以使騎行者感受到在真實道路環境下的騎行效果。如上坡，下坡，顛簸，水地，雪地，沙地等。

虛擬自行車系統的構成及原理，當參與者在虛擬自行車上騎行的時候，感測器會對自行車的騎行速度、騎行方向、籠頭往上提的時間和力度、以及騎車人自身重量等數據進行實時採集。然後通過DSP控制電路傳送到上位機，經過處理后，虛擬自行車就可以進入到虛擬自行車系統所設置的模擬環境中，在虛擬場景里達到表演的效果。另外，虛擬自行車系統還可以實現在屏幕中的虛擬場影變化時，控制軟體將虛擬場景中的道路真實情況反饋到自行車的控制器上的功能，產生阻尼力或者驅動力，使騎車人體會到場景中產生的道路環境所帶來的騎行體驗。

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