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近日，多家美國(guó)科技媒體報(bào)道，美國(guó)能源部橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）創(chuàng)建電離輻射精確視覺描繪的技術(shù)，并將其用于培訓(xùn)放射工作者和放射控制技術(shù)員。

優(yōu)越+安全

電離輻射與癌癥及其他健康問(wèn)題有關(guān)。過(guò)量電離輻射會(huì)造成肌體損傷，導(dǎo)致多種惡性疾病。職業(yè)暴露是許多放射工作者的常見職業(yè)問(wèn)題，任何減少暴露的方法，都有助于限制總體負(fù)面影響，提高工作人員的安全性。

橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室利用模擬輻射數(shù)據(jù)和游戲平臺(tái)，開發(fā)了與物理增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（VIPER）虛擬交互的技術(shù)。該技術(shù)將物理空間劃分為立方體，每個(gè)立方體都有電離輻射的體積值。然后，使用這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建梯度輪廓的3D圖像，通過(guò)AR頭顯加在真實(shí)世界的視圖上。這使得任何戴著頭顯的人都能在物理空間中移動(dòng)，并對(duì)輪廓有視覺感知。該設(shè)備根據(jù)輪廓的運(yùn)動(dòng)來(lái)計(jì)算所模擬的實(shí)時(shí)暴露。

該實(shí)驗(yàn)室在其核輻射防護(hù)部門的示范設(shè)施中，使用銫-137進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了將AR技術(shù)與精確輻射測(cè)量相結(jié)合的方法。從大約40名參與者那里收集的表現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示，在用輻射場(chǎng)的AR描繪進(jìn)行最低限度的培訓(xùn)后，受訓(xùn)者的行為發(fā)生了顯著的變化。

該實(shí)驗(yàn)室的核空間系統(tǒng)工程師、開發(fā)團(tuán)隊(duì)成員Michael Smith解釋道：“我們將基于物理的數(shù)據(jù)與游戲界面相結(jié)合，提供了一個(gè)視覺平臺(tái)，讓一些隱形的東西看上去、感覺起來(lái)和真實(shí)的一樣——我們將科學(xué)和電影攝影結(jié)合在一起?！?/p>

這是一種優(yōu)越且更安全的放射培訓(xùn)解決方案。他說(shuō)：“我們的團(tuán)隊(duì)在正確的時(shí)間、正確的地點(diǎn)開發(fā)了這項(xiàng)技術(shù)。成熟的硬件和軟件協(xié)同發(fā)揮作用，加上一個(gè)長(zhǎng)期存在的想法——需要看到電離輻射?！?/p>

他還指出：“只要對(duì)你的身體在特定輻射環(huán)境中的空間關(guān)系有一個(gè)大致的印象，你就可以根據(jù)真實(shí)基本的行為變化來(lái)降低你的總劑量。我們看不到電離輻射，所以你就會(huì)直接穿過(guò)它。但一旦你看到了工作環(huán)境中的輻射是什么樣子，你就無(wú)法忽視它。AR提供了一種訓(xùn)練人們更好地發(fā)自內(nèi)心地理解電離輻射行為的方法。”

三種應(yīng)用

橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室展望了該技術(shù)的三種應(yīng)用場(chǎng)景：

放射性調(diào)查——當(dāng)輻射源位置已知時(shí)，由放射控制技術(shù)人員進(jìn)行的例行放射性調(diào)查，既可以模擬實(shí)時(shí)探測(cè)器測(cè)量，也可以記錄定期從事輻射調(diào)查的技術(shù)人員的實(shí)際職業(yè)使用數(shù)據(jù)。

輻射源搜索——對(duì)于輻射源位置未知的情況，獲取實(shí)時(shí)探測(cè)器數(shù)據(jù)，繪制人員位置圖，并將視覺和空間輻射數(shù)據(jù)快速傳達(dá)給尋找未知輻射源的個(gè)人或人員組。

放射性工作流程——用于培訓(xùn)每天處于相似輻射環(huán)境中但可能對(duì)已知來(lái)源危害的空間特征了解有限的放射工作者。

“在 1940 年代，橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在包括輻射防護(hù)在內(nèi)的眾多科學(xué)領(lǐng)域做出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)，”該實(shí)驗(yàn)室科學(xué)技術(shù)副主任 Susan Hubbard 說(shuō)：“在機(jī)構(gòu)成立 80 周年之際，我們將繼續(xù)在這一領(lǐng)域發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用。這項(xiàng)技術(shù)將使放射工作者能夠更好地了解他們工作的環(huán)境，從而使員工隊(duì)伍更加安全和知情。”

ORNL+Teletrix

這項(xiàng)AR放射培訓(xùn)技術(shù)是ORNL（橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）與Teletrix公司合作研發(fā)的。

總部位于匹茲堡的Teletrix專門從事創(chuàng)建先進(jìn)模擬工具，以培訓(xùn)放射控制和氣體檢測(cè)工作人員。

該公司有款名為VIZRAD的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件系統(tǒng)，可以模擬個(gè)人和工作場(chǎng)所的污染，并通過(guò)提供客觀的技術(shù)反饋來(lái)訓(xùn)練用戶使用探測(cè)器正確掃描某個(gè)人。Teletrix 的放射控制和氣體檢測(cè)培訓(xùn)模擬設(shè)備被公用事業(yè)公司、應(yīng)急響應(yīng)組織和政府機(jī)構(gòu)廣泛使用。

Teletrix的銷售和業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Jason O'Connell表示：“我們公司專門致力于改進(jìn)放射培訓(xùn)，我們的口號(hào)是‘通過(guò)模擬，做好準(zhǔn)備’，期望使培訓(xùn)更加現(xiàn)實(shí)。我們一直在尋求創(chuàng)新培訓(xùn)的新方式，為此生產(chǎn)了很多新產(chǎn)品?！?/p>

“當(dāng)我戴上 AR 眼鏡時(shí)，很明顯 ORNL的技術(shù)和 Teletrix 的工具非常適合，”Teletrix 銷售和業(yè)務(wù)開發(fā)經(jīng)理 Jason O'Connell 說(shuō)：“通過(guò)頭顯和 AR 技術(shù)，我們能夠跟蹤一個(gè)人在房間里的確切位置，并將源信息注入房間……您的儀器上獲得更真實(shí)的讀數(shù)，可以讓員工、受訓(xùn)者準(zhǔn)備得更好，出現(xiàn)事故更少——這項(xiàng)技術(shù)將有助于讓這個(gè)行業(yè)的人們更加安全?！?/p>

明天會(huì)更好

近段時(shí)間，由于meta等大廠縮減或下馬元宇宙研發(fā)項(xiàng)目，引發(fā)唱衰輿論。所有負(fù)面輿論都忽略了一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)：那就是VRAR等元宇宙的基本技術(shù)，以其獨(dú)特的功能與作用，經(jīng)三十幾年發(fā)展，已在很多領(lǐng)域獲得積極應(yīng)用，并不斷涌現(xiàn)新的成果。

如本文介紹的AR應(yīng)用最新成果——美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的放射培訓(xùn)方案，就是其中一例。AR技術(shù)能將隱形的危險(xiǎn)物質(zhì)可視化，有助于提高危險(xiǎn)工作培訓(xùn)的安全性，其獨(dú)特作用與價(jià)值具有廣闊的應(yīng)用前景。

作為虛擬現(xiàn)實(shí)與真實(shí)世界無(wú)縫銜接的元宇宙的宏大愿景，目前雖受經(jīng)濟(jì)環(huán)境和技術(shù)難度等制約，還難以在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)。然而，VRAR等技術(shù)——不管叫它們?cè)钪嬉埠茫摂M現(xiàn)實(shí)也好——由于功能作用獨(dú)特，存在迫切廣泛的社會(huì)應(yīng)用需求，必將繼續(xù)向前發(fā)展，并會(huì)最終迎來(lái)大放異彩的明天。

文/維克多

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