医学全息影像技术范文

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篇1

方法：实验用4血管阻断模型，用Morris水迷宫测定大鼠学习记忆能力，并用电镜观察鼠脑海马神经元的超微结构变化。

结果：模型大鼠表现明显的学习记忆障碍，逃避潜伏期显著延长；在原平台象限跨越平台次数未明显高于其余3个象限；海马神经元超微结构发生明显改变，神经元损害严重。电针及尼莫通组能显著缩短定位航行试验的逃避潜伏期；在原平台象限跨越平台次数显著多于其余3个象限，与假手术组比无显著差异；海马神经元超微结构变化相对较轻，神经元受损程度明显轻于模型组。

［主题词］　电针；海马／超微结构；学习／针灸效应；记忆／针灸效应；脑缺血／针灸疗法

EffectsofElectroacupunctureonLearningandMemoryAbilityandUltrastruct

uresofHippocampusNeuronsinRatsofWholeCerebralIschemiaWangLi，

LaiXinsheng，LeiWeiwei（GuangzhouUniversityofTCM，Guangdong5104

07，China）［Abstract］　Purpose

Toobserveeffectsofelectroacupuncture（EA）

onlearningandmemoryabilityandneuronsofhip

pocampusintheratofvasculardementia（VD）．Methods

Infourvesselsocclusion（4vo）modelrats，

Morriswatermazetestswereusedforbehaviouralstudy．

Ultrastructuralchangesofneuronsinhippocampuswereobservedwithtransmi

ssionelectronmicroscope．Results

Themodelanimalsneededmoreescapetime（latency）

thanthecontrolanimalsinplacenavigationtest，

andtheydidnotswimmoretimesinplatformquadrantthanintheothersinspatia

lprobetest．Theultra

structureofneuronsinhippocampuswerealteredobviouslyanddamagedsevere

ly．IntheEAgroupandNimotongroup，

thelatencieswerenotdifferentfromcontrolgroupratsinplacenavigationte

standinthespatialprobetest，

thetwogroupsratsswammoretimesinplatformquadrantthaninotherthreequad

rants．Comparedwiththemodelgroup，

thedamageoftheneuronsofhippocampusintheEAandNimotongroupswasobvious

lyslight．Conclusion

EAcanimprovelearningandmemoryabilityinVDmodelrats，

anditcanalsoimprovemarkedlyultrastracturalalterationofneuronsinbrai

n，inhibitingthedemageofneurons．

［Keywords］　Electroacupuncture；Hippocampus／ultrastr；

Learning／acupeff；Memory／acupeff；CerebralIschemia／acupther

血管性痴呆（VascularDementia，VD）是指各种脑血管疾病引起的脑功能障碍而产生的获得性智能损害综合征。学习记忆能力的下降，通常是痴呆的早期表现。目前较为普遍的观点认为，主要是由于多梗塞后对某些中枢结构的损害以及影响了中枢之间的联系而导致痴呆。针灸疗法对VD的智能及社会活动能力康复有积极作用，能明显提高患者的学习记忆能力，但有关机理方面的动物实验研究尚缺乏［1］。为探索针刺治疗VD的疗效和可能机制，我们采用4血管阻断（4Vesselocclusion，4VO）全脑缺血法，建立近似人类学习记忆障碍的大鼠模型，用水迷宫定量测量治疗与非治疗组之间学习记忆能力的差异，并观察鼠脑海马神经元超微结构的变化，为针灸临床防治VD提供实验室依据。

1　材料

1.1　动物及分组成年健康雄性SD大鼠50只，体重200～250g，由广州中医药大学实验动物研究中心提供。模型制作存活大鼠按体重随机分为假手术组、电针组、尼膜通组各10只，模型组11只。

1.2　仪器SDQ30双极射频电凝器（上海手术器械厂），Morris水迷宫，JEM1200EX电子显微镜（日本），D860电针仪（上海）。

1.3　药品尼莫通，由德国拜耳公司提供，批号：CAGFT3。

2　方法

2.1　模型制作方法模型组、电针组、尼膜通组动物按4血管阻断（4Vesselocclusion，4VO）方法制作模型。用10％水合氯醛（0.3ml／100g体重）腹腔麻醉大鼠，背侧颈正中切口，暴露双侧第一颈椎横突翼小孔，用直径0.5mm电凝针插入双侧翼小孔烧灼双侧椎动脉，造成永久性闭塞。24h后腹侧颈正中切口，分离双侧椎动脉，用微动脉夹可逆性夹闭颈总动脉5min，共夹闭3次，每次间隔1h，常规饲养、观察。假手术组手术程序同上，仅暴露4条血管，不发生脑缺血，常规饲养。

2.2　治疗方法术后7天，刀口完全愈合，饮食正常，无肢体残疾，开始给予治疗。

（1）电针组：用28号1寸毫针，于模型大鼠头部“百会”穴斜刺0.5寸、“大椎”穴直刺0.5寸［2］（取穴参照林文注等编著的《实验针灸学》），连接电针仪，施以连续波，频率150Hz，强度以大鼠安静耐受为度（约2.0mA），于每天电针1次，留针20min，连续治疗10天。

（2）尼莫通组：大鼠给予尼莫通12mg／kg（将10片共300mg尼莫通先用少量的吐温80混悬，再加蒸馏水至500ml，即为0.6mg／ml的尼莫通混悬液），按20ml／kg体重灌胃，每日1次，连续10天。

（3）假手术组和模型组未予任何治疗。

2.3　检测方法（1）Morris水迷宫［2］行为学检测水迷宫由直径130cm、高50cm水池组成，水深30cm，水温26±1℃。在水池壁标明4个入水点，由此将水池等份为4个象限，任一象限正中放置一个直径12cm、高29cm无色透明的平台，没于水下1cm，水面覆盖塑料泡沫，于术后第18天开始水迷宫试验。程序包括①定位航行试验（placetest），历时6天，每天上下午各4次，将大鼠从四个入水点面向池壁放入水中，记录2min内寻找平台的时间（逃避潜伏期，escapelatency）；②空间探索试验（spatialprobetest）：定位航行试验结束后撤除平台，然后将鼠任选一入水点放入水中，测其2min内跨原平台及其余3个象限相应平台位置的次数和大鼠在水迷宫外环停留时间。

（2）海马神经元超微结构检测随机取各组大鼠5只，6％水合氯醛（0.3ml／100g体重）大鼠腹腔注射麻醉，暴露心脏，先以生理盐水100ml经主动脉冲洗，继灌注由4％多聚甲醛与1％戊二醛组成的磷酸缓冲液（PH值7.4）约200ml，再持续滴注40min，取脑，分离并留取海马，常规电镜制样，Epon812包埋，超薄切片，透射电镜观察。

3　结果

3.1　行为学检测结果测试时大鼠饮食正常，体重恢复到原有水平，无肢体残疾。

（1）定位航行试验4组大鼠在历时6天训练中寻找平台的平均潜伏期变化见表1。

表1　各组大鼠平均逃避潜伏期

从表1可以看到，假手术组、电针组、尼莫通组平均逃避潜伏期明显短于模型组，这表明模型组大鼠学习获取能力较差。将4组大鼠平均潜伏期进行组间单因素方差分析，差异有非常显著性意义（P＜0.01），并作组间两两比较，结果显示电针组大鼠平均潜伏期明显短于模型组（P＜0.01），而假手术组和尼莫通组与电针组之间的差异无显著性意义（P＞0.05），这表明电针能够改善模型大鼠的学习巩固和再现能力。

（2）空间探索试验撤除平台，四组大鼠2min内跨越原平台及其余3个象限相应平台位置次数。

假手术组大鼠在原平台象限跨相应平台次数为6.30次，其余右侧、对侧、左侧3个象限跨相应平台次数分别为0.90，1.10，2.30；电针组大鼠在原平台象限跨相应平台次数为5.40次，其余右侧、对侧、左侧3个象限跨相应平台次数分别为1.00，0.7，1.50；尼莫通组大鼠在原平台象限跨相应平台次数为5.30次，其余右侧、对侧、左侧3个象限跨相应 平台次数分别为1.30，0.60，1.70，3组大鼠在原平台象限跨相应平台次数明显多于其余3个象限（P＜0.01）。模型组在原平台象限跨越相应平台次数为2.67次，另外3个象限分别为2.44，3.00，1.89，4个象限无显著差异（P＞0.05）。将4组大鼠在原平台象限跨越相应平台次数作两两比较，电针组明显多于模型组（P＜0.01），与尼莫通组和假手术组相比，差异无显著意义（P＞0.05）。在水迷宫外环逗留时间假手术组平均为40.3秒，电针组为40.4秒，尼莫通组为47.5秒，模型组为75.8秒，模型组逗留时间比其它3组明显延长（P＜0.05）。

3.2　海马神经元超微结构变化假手术组神经元的细胞核（N）呈卵圆形，两层膜（）结构清晰、光滑，核周间隙均匀，核内染色质（Ch）均匀分布；胞浆内细胞器丰富，结构完整，可见高尔基氏器（Go）分布，结构呈扁平囊泡平行排列；线粒体（Mi）呈圆形、椭圆形，内嵴清晰可见，基质均匀；粗面内质网（RER）集核周平行排列或散在分布；见少量脂褐素（Lic）；大量糖原颗粒（Gl）存在于胞浆中。参见图1。

模型组神经元固缩或肿胀，细胞轮廓模糊，核膜（）内陷，锯齿样变，核周间隙扩张或消失；染色质（Ch）凝集成块状或溶解；核周围细胞器减少、崩解、消失，胞浆高尔基体（Go）肿胀呈泡状；线粒体（Mi）肿胀、嵴断裂，部分线粒体内嵴溶解消失，透明成空泡；粗面内质网（RER）扩张，表面核糖体脱落，出现大量脂褐素（Lic）沉积；局部有水肿空白区域（）。参见图2。

针刺组与尼莫通组神经细胞组织异常改变明显改善。针刺组核膜完整（），染色质（Ch）均匀，胞浆内细胞器丰富；仅偶见内质网（RER）肿胀，有少量线粒体（Mi）空泡样变化尚未恢复正常，脂褐素（Lic）较多。神经元的损伤虽未完全恢复如假手术组，但较模型组明显减轻，多数神经细胞未见不可逆性损害。尼莫通组仍有部分核膜内陷（），少量染色质（Ch）凝集，核周部分内质网（RER）及高尔基氏体（Go）肿胀，线粒体（Mi）虽未见空泡样变化，嵴断裂仍存在，可见针刺组对神经元的改善作用优于尼莫通组。参见图3与图4。

图1假手术组×12K图2模型组×12K图3电针组×12K图4尼莫通组×12K

4　讨论

本实验采取被广泛应用的4血管阻断法（4VO），引起全脑缺血，其中再灌注损伤和人类因脑血管疾病引起学习记忆能力障碍有很大的相似性。实验结果表明，缺血再灌注损伤后，模型组动物出现明显记忆障碍。而电针组检测其学习记忆行为结果显示，能缩短模型大鼠逃避至平台的潜伏期，并能增加在原平台象限的跨越次数，说明电针能改善全脑缺血大鼠的学习记忆成绩。通过电镜下对海马神经元超微结构的观察，结果显示，电针组比模型组神经元的超微结构变化得到了明显的改善，电针具有保护缺血大鼠脑神经细胞损害的趋势。

百会和大椎均为督脉穴位，百会为“三阳五会”，大椎为“诸阳之会”，督脉与脑密切相关，督脉通于脑，病变在脑，首取督脉。电针2穴，能疏通经络、调节平衡、醒脑开窍、益智复聪。学习记忆属于脑的高级神经活动，而神经元是神经系统功能活动的基本单位。本实验表明针刺疗法对神经系统具有特殊的调节作用，能拮抗神经元的进一步损害，电针明显改善痴呆大鼠的学习记忆能力，与其对脑组织神经元的保护作用密切相关。

尼莫通是目前为止发现的选择性扩张脑血管作用最强的钙通道阻滞剂，进入脑组织后能高度特异性地和海马、皮质的神经元以及大脑内参与学习和记忆区域的钙通道受体结合，相互调节钙离子流入神经细胞，从而影响神经元电学性质及神经介质的平衡，选择性抑制去极化时产生的钙离子过量流入，同时扩张脑血管，增加脑血液的供应，防止缺血状态下对脑细胞带来的损伤，使其保持正常的生理功能，是近年来常用于治疗VD的西药。本动物实验表明，电针和尼莫通对痴呆大鼠记忆障碍及神经元超微结构显著改善作用，显示出针刺治疗VD的潜力，也向我们提示针刺对神经元的保护作用是否与调节脑缺血状态下细胞内钙离子有关。因此，可以设想针刺对VD的治疗可能是具有多系统、多水平、多层次、多靶点的特色，其有关机理需待进一步深入研究。

5　参考文献

篇2

The investion and clinical application on the XE-2100 automated hematology analyzer detecting reticulocytes and related parameters

FENG Yong-qing,REN Geng-pu,PENG Yue-zhong.Department of Laboratory,the Second Hospital of Liaocheng,Shandong 252601,China

【Abstract】 Objective The reticulocytes in different conditions and its related parameters were evaluted by the XE-2100 automated hematology analyzer,so we can understand the precision of instrumental analysis and the reference range of healthy adults,but also the reticulocyte change in the anemia condition.Methods We selected ten normal human fresh blood samples to make replicate test,and invested each parameters average of 200 healthy adults and 116 anemia specimens in order to study the change of the HLR and IRF with different causes.Results The Cv of the RET replicate test is 3.4%,and the RET range of normal humen being is between 0.58%and 1.88%.The normal HLR mean is 0.32%;but each HLR value of the anemia with different causes including hemolytic anemia,acute hemorrhage,chronic anemia、leukemia and aplastic anemia is 4.13%,1.73%,0.76%,0.34%,0.30%separately.The change of the MSCV value is unnormal,and it is about 23%in anemia specimens,but 7.2%in healthy samples.Conclusion The precision and accuracy of the instrumental analysis is.

【Key words】 XE-2100 automatic hematology analyzer; Reticulocytes; Surley; Parameter

网织红细胞是晚幼红细胞脱核后到完全成熟之间的过渡细胞,是反应骨髓造血功能的重要指标,对贫血疾病的诊断、鉴别诊断、疗效观察和预后评估具有重要的临床价值[1]。它可以分为低荧光强度网织红细胞(low fluo rescent reticulocyte,LFR)、中荧光强度网织红细胞(middle fluo rescent reticulocyte,MFR)和高荧光强度网织红细胞(high fluo rescent reticulocyte,HFR)三部分,因此网织红细胞的检测越来越受到广泛的重视。但是由于传统检测手段的不准确性,以及检测参数的单一和不确定性,检测网织红细胞的医学应用受到很大的限制。但是XE-2100血液分析仪可以克服以上的传统缺陷,它在分析检测网织红细胞时,主要测定网织红细胞的几项指标:网织红细胞百分比(RET%),网织红细胞绝对值RET%,未成熟网织红细胞指数IRF,低荧光强度网织红细胞LFR%,中荧光强度网织红细胞MFR%和高荧光强度网织红细胞HFR%。我们对以上几个参数做了有关的调查,同时对HLR和MSCV的临床应用做了初步的探讨。现将结果报告如下。

1 仪器和方法

1.1 仪器和试剂 XE-2100血液分析仪。为日本Sysmex公司生产,测定前仪器按使用的要求做相关的检测和校准,仪器的操作均按照操作手册进行,测定试剂均为原装配套。

1.2 方法 ①选取10份新鲜的正常人标本,确认无溶血、黄疸和乳浊,充分混和后连续测定20次做重复性试验,观察仪器的精密度(s和CV%);②在健康成人体检者中随机选取200份标本(Hb:120 g/L~170 g/L),经测定后统计各个参数的正常平均水平(x)和参考范围;③调查116份贫血标本(Hb

2 结果

2.1 仪器测定 RET为全自动分析过程,但有手动进样和自动进样两个方式。为了保证各个条件的一致,我们采用自动进样的方式。仪器测定各个参数的精密度见表1。

2.4 MSCV MSCV为红细胞在网织红细胞分析过程中的体积改变,其理论值应比平均红细胞体积(MCV)大。调查过程发现:MSCV

3 讨论

XE-2100型全自动血液分析仪的检验操作包括血液的吸取、分配、2种试剂的加入、温浴以及进入分类池测定等过程。这与MAXM型号的机外人工预先处理后再进行测定的方式相比较,显然减少了许多人为的影响因素。曾调查MAXM型号的RET的重复性测定:s为0.09,CV为6.5%,XE-2100型全自动血液分析仪与之相比较,精密度明显提高。RET的正常成人参考范围一般在0.5%~1.5%之间,但有资料显示其最高值至2.5%[2]。本调查结果的RET的正常成人的范围(x±1.97 s)为0.58%~1.88%,处于以上两者之间。同是以上的资料显示MRV的参考范围96~108 fl,略低于本文调查的结果98~122.4 fl(x±1.97 s)。其差异是属于抽样的误差或者是不同仪器分析的结果有待进一步的探讨,但建立各实验室的参考范围似有必要。IRF为不成熟的网织红细胞数与网织红细胞总数的比值,IRF的值越大表示不成熟的网织红细胞的数量越多。RET、MRV和IRF三者总体上呈现正相关。

XE-2100型全自动血液分析仪采用流式激光细胞术原理测量网织红细胞胞浆内的RNA含量,并根据细胞内RNA与试剂中的荧光染料结合后发出的荧光强度,将网织红细胞分为低荧光网织红细胞(LFR)、中荧光网织红细胞(MFR)、高荧光网织红细胞(HFR),并计算出未成熟网织红细胞比率(IRF),以反应网织红细胞的成熟程度,仪器显示出的网织红细胞散点图可反应网织红细胞的成熟阶段,RNA含量越高,网织红细胞(Ret)越幼稚,幼稚的网织红细胞显示最强的荧光,更能反应骨位红系造血水平。LRF由于胞浆内RNA含量较少,其荧光强度较弱,为接近成熟的网织红细胞;HRF其胞浆中残留的RNA物质较多,显示最强的荧光,为较幼稚的网织红细胞;MFR跟则介于两者之间。红细胞生成正常时,MFR、HFR的水平较低,在造血受到刺激时,大量较为幼稚的网织红细胞从骨髓释放认外周血,使MFR、HFR的水平显著增高,因此,MFR、HFR更能反应红细胞生成的开始[3]。IRF为HFR和MFR之和,可总体反应MFR、HFR水平,由于其水平与骨髓增生状态相关,可以在铁代谢指标与细胞变化不典型的情况下,提供骨髓增生状态的信息,辅助鉴别贫血的类型[4]。有资料报道LFR、MFR、HFR三者在网织红细胞中的百分含量分别是86.1%、11.3%和2.6%[5]。本文调查结果认为,XE-2100型全自动血液分析仪检测出的HLR似应包括以上的MFR和HFR,因为两项的临床意义基本相同。本文调查200份正常人标本HLR平均值为0.32%,116份贫血标本HLR的平均值为1.97%,其结果反映了贫血时血液中成熟度较低的网织红细胞的含量明显增高。除了骨髓造血机能受抑制的贫血外,大多数情况下的贫血,由于机体的造血机能受到刺激,使较多的不成熟的网织红细胞从骨髓释放入外周血,此现象同时反映了红细胞生成速度的加快。因此,有文献认为此种变化比RET的变化有更重要的意义。

从表3可见,不同原因引起的贫血、贫血的不同时间里的外周血中的HLR的值相差很大,总体来看以溶血性贫血的结果最高,从高到低依次为溶血性贫血、急性失血、慢性贫血、白血病和再生障碍性贫血。溶血性贫血时最高可达8.79%,白血病治疗时可低至0.06%。急性失血之初可高达5.47%,2 d后可降至0.38%;调查中还显示HLR随着血红蛋白的升高而下降。白血病和再生障碍性贫血的HLR则接近于正常人的参考范围。有资料分析了LFR、MFR和HFR3个参数在不同的贫血情况下的差异,本文调查分析的HLR结果与之相接近。HLR与IRF的值增大均表示不成熟的网织红细胞增多,因此两者有一定的相关(r=0.701 2)。

MSCV为正常红细胞在网织红细胞分析过程中的体积改变。正常的红细胞呈双凹盘状形态,仪器在分析网织红细胞时,为了更加准确的检测细胞中的网状物(RNA),使用了既使红细胞膨胀增大成球型,又不至于胀破的低渗液体-透明剂。因此正常的情况下,MSCV的值应该比MCV值大。当出现MSCV的值比MCV值小或接近时,表明已有部分的红细胞胀破而在液体的压力下呈现皱缩。调查中显示贫血的标本比非贫血的标本较多出现该现象,表明贫血标本中多有红细胞膜结构功能异常的情况。因此,MSCV参数与MCV结合起来观察,似可以初步了解、区别贫血的不同病因,即贫血仅仅是单纯的失血引起,还是属于或伴有红细胞膜的结构功能的异常,使红细胞破坏增多所致。该参数的应用价值有待进一步的研究探讨。

参考文献

[1] 张大莲,孔繁林,等.网络红细胞参数在贫血疾病诊断中的临床价值.现代检验医学杂志,2008,23(4):10-12.

[2] 李艳,夏红,梅四青.新编临床检验双向实用手册.湖北科学技术出版社,2004:74-75.

篇3

1 3D技术起源及原理

人眼产生3D视觉的秘密――偏光原理：

人眼在看任何物体时，由于两只眼睛在空间有一定间距约为5cm，即存在两个视角。这样形成左右两眼所看的图像不完全一样，称为视差。这种细微的视差通过视网膜传递到大脑里，就能显示出物体的前后远近，产生强烈的立体感。这是1839年，英国科学家温斯特发现的一个奇妙的现象，至今为止几乎任何3D影像技术都是基于这个原理开发的。

2 3D技术发展状况

2.1 3D成像技术种类

3D成像技术有很多种，分为不闪式3D技术、互补色技术、时分法技术、光栅式技术、普式技术、全息式技术等。而其中以时分法为当今所广泛应用，而不闪式技术和互补色技术也有着较为广泛的应用。为了方便说明我们用互补色技术解释立体电影的形成（光的三原色原理――红、绿、兰）

⑴互补色技术是目前比较多电影院采用的技术，依据人眼的成像原理，以两台摄影机模拟人眼左右眼所成的像。再在放映过程中使用两台放映机它将不同视角上的成像用不同的颜色印刻在同一副画面下，互补色3D眼镜采用的技术也就是色分法，色分法会将两个不同视角上拍摄的影像分别以两种不同的颜色印制在同一副画面中。如果在这样的情况下，我们直接利用肉眼去观看红蓝、红绿等多种模式类的电影，就会出现模糊的重影图像。这样我们就无法观看到红蓝、红绿等多种模式类的电影的立体效果。再让用户通过红蓝立体镜片来观看到立体效果。由于技术成熟而且眼镜造价相对低廉，所以广为当今的电影院所接受。

⑵时分法即是（快门法）通过提高屏幕刷新率把图像按帧一分为二，形成左右眼连续交错显示的两组画面，通过快门式3D眼镜的配合，使得这两组画面分别进入左右双眼，最终在大脑中合成3D立体图像。计算机可以用显卡将普通2D影像生成3D效果，成为未来用户接触3D视觉的主流设备。它也包括红蓝色分法，但这只是为了让不具备硬件条件的用户也能体验3D视觉的次级方案，它主要是利用快门原理的时分法技术。

时分法3D视觉体验的质量取决于镜片液晶的偏转频率。要获得理想的视觉效果，显示器至少需要120Hz的刷新率，分配到每只眼睛上的图像刷新率是60Hz。这样视网膜影像残留效应，人就很难感觉出来，图像就不觉闪烁。

⑶不闪式3D 电视方式。不闪式3D使用特殊薄膜分离左右影像来体现3D影像。把分离左侧影像和右侧影像的特殊薄膜贴在3D电视表面和眼镜上，通过电视分离左右影像后同时送往眼镜，经眼镜的过滤，把分离左右影像送到各个眼睛，大脑再把这两个影像合成高清晰3D影像。因为不闪式3D能够体现1秒钟240张3D合成影像，没有重叠画面和拖拉现象，所以不闪式3D也被称作世界唯一的240赫兹3D电视。

2.2 裸眼3D显示技术

目前3D立体显示技术，大部分要依赖特制的眼镜，长时间的观看会有恶心眩晕等感觉。舒适度大大降低。由以下这两种技术（视差障壁；柱状透镜技术）的基础上改良而成的裸眼3D显示技术能较好解决这些问题，代表3D立体显示技术发展前沿。

⑴视差障壁技术。在显示器和眼睛之间设置一个栅栏式的挡板，就可以改变奇、偶列图像的光线走向，使之分别送达左、右眼，形成立体视觉效果。这种方法的双眼视图也是位于屏幕上的奇列和偶列分区，实施是用一个开关液晶屏、偏振膜和高分子液晶层，利用液晶层和偏振膜制造出一系列方向为90°的垂直条纹宽几十微米。通过它们的光就形成了垂直的细条栅模式，称之为“视差障壁”。通过一系列的缝隙来观看奇、偶列图像，这样的装置使左、右眼能分别看到对应的图像，形成立体视觉效果。

缺陷：由于视差障壁，亮度会降低，分辨率也降低，导致清晰度将降低。

⑵柱状透镜技术。在显示器前面板镶上一块柱透镜板（透镜板由细长的半圆柱透镜紧密排列构成）组成裸眼立体显示的光学系统，像素的光线通过柱透镜的折射，把视差图像投射到人的左、右眼，经视觉中枢的立体融合获得立体感。

优点：亮度不受到影响，3D显示效果更好。

缺点：相关制造与现有LCD液晶工艺不兼容，需要投资新的设备和生产线

为了克服上述不足，还有一些改进版的新技术：

⑶MLD技术―微位相差板法。使用微位相差板改变光的偏极态来分离左、右眼视图。也是使用视差图像来实现立体场景，两幅图像分别显示在奇列分区和偶列分区。

优点：观看3D影像时，不会产生眩晕、头疼及眼睛疲劳；分辨率高；可兼容文字等二维影像和3D影像；可视角度大。

⑷指向光源技术。这种裸眼立体显示器在LCD像素后面使用线光源提供背光照明，密集的线光源照明使奇、偶列像素的图像传输路径产生分离，分离后的视差图像能分别到达对应的眼睛.全部像素被分为奇、偶列交错的两个显示单元。用来显示具有视差的立体对图像。

优点：分辨率、透光率较高，能沿用现有的设计架构，3D显示效果出色

缺点：技术产品还不成熟。

2.3 全息影像技术

人类之所以能感受到立体感是由于人的两眼视差。根据这个原理，可以将3D显示技术分为两种：一种是利用人眼的视差特性产生立体感；另一种则是在空间显示真实的3D立体影像，如基于全息影像技术的立体成像。全息影像是真正的三维立体影像，用户不需要佩戴带立体眼镜或其他任何的辅助设备，就可以在不同的角度裸眼观看影像。全息显示技术的问世给真正的立体三维电视带来了希望之光。全息电视与立体电视相比，其优越之处不仅仅在于立体三维图像更接近于物体自身，而且还要从人眼对物体深度感在生理上的心理暗示来加以考虑。

⑴3D全息影像技术简介。全息技术最早是应用在照相上的。它实际上是利用了光的干涉原理。把物体特有的光波资讯记录在感光材料上，经过显影定影处理後，得到一张全息图。这张全息图上面是没有图像的。要想看到图像，就是要使光波重现。重现的图像与原物一模一样，如同透过窗口观看外面的景物一样。移动眼睛可以看到物体的不同侧面。观看前后不同距离的景物时，效果更加出色，与看话剧演出没什么两样。

世界上最酷的透明玻璃电视―CLARO推出了一款以前从未见过的显示器――透明玻璃电视，名为“Holoscreen”。它不同于现在的任何一款电视，是全息技术与视觉审美的无瑕结合的产物。它可以接受所有输入格式。从电视、DVD、录影、个人计算机到笔记本，都能使用。可称得上是显示技术的大革命。

⑵3D全息影像技术产品。全息投影3D全息立体投影设备不是利用数码技术实现的，而是投影设备将不同角度影像投影至进口的MP全息投影膜上，让你看到不属于你自身角度的其他图像，因而实现了真正的3D全息立体影像，是近期非常流行的技术。可实现的全息投影从技术上分为三种。1）空气投影；2）激光束投影；3）日本公司研制了一种利用激光束来投射实体的全息影像投射方法。

以360全息成像为例，是由透明材料制成的四面锥体。当观众的视线透过椎体的一个面时，通过表面镜射和反射，能够从椎体内的空间里看到自由飘浮的影像。

2010年上海世博会中，多个国家馆就采用了全息投影技术，其亦幻亦真的感觉，带给人全新的视觉体验。可以把远处的人或物以三维形式投影在空气之中。《阿凡达》视觉团队把这一技术应用在湖南卫视2012跨年演唱会的舞台上，不必借助3D眼镜、IMAX屏幕，如幻似真的奇幻场面就呈现在舞台现场。全息投影技术本质上是通过空气或其它特殊的介质形成立体的影像，突破了传统的声、光、电等介质的局限性，成像色彩鲜艳，对比度、清晰度都非常高，强烈的空间感和透视感是这种技术最具魅力之处。全息投影有望超越当前的各种3D技术，成为终极立体显示解决方案。

3 3D技术发展前景

篇4

汉代《西京杂记》一书,称咸阳宫府库中,秦始皇广收宝物,内中有一件方镜,宽四尺,高五尺九寸,能映出物体的倒影,“以手掩心而照之,则知病之所在,见肠胃五脏,历然无碍”。据说此全息透影方镜在项羽攻破咸阳后被带走,后来就下落不明了。

唐人笔记《原化记》《摭异记》分别记载,唐德宗贞元年间,在江苏吴县太湖与吴淞江接口处,一渔民网得一面镜子,“照形悉见其筋骨脏腑”;约30年后,在南京秦淮河下网的渔人也捞上一面古镜,照人“历历尽见五脏六腑,血脉索动”。这两件全息透影古镜,当时都因渔人的惊骇而又坠入水中。

明代《古奇器录》一书亦载,唐道士叶法菩有一铁镜,“每有疾病,以镜照之,尽见脏腑中所滞之物,后以药疗之,竟至痊瘥”。

以当时人类的科学技术水平,是断然制造不出这样的全息透影器具的,所以有人提出这样那样的解释。不过,这些记载究竟是实有其物,还是出自人的幻想,在这一前提无法断定的情况下,进行任何解释都意义不大。

亭记全息传真

近日读清人笔记《竹叶亭杂记》,书中一则涉及的似乎是另一项高新科技――全息摄影,且可信度甚高,顿时生出浓厚兴趣。为给兴趣相投者提供完整资料,先全文照录如下:“汪司马官同知时,车行堤上,忽风雨雷电大作,避大柳树下。及霁,下车欲溲,回首猛见车窗内坐一人挥扇,童子侍。揭帘视之,则现影车窗玻璃中,由是不散。家以为异,取而供之。历二十余年,家中儿童作弓矢戏,适破之。玻璃不全,而影不散。余通家张石卿侍读亮基,持以示余。平视之,一残缺玻璃片耳。向阳斜视之,一仙坐其中,仪容甚伟,面微红,双眸炯炯,白须甚长,发上著红色道冠,衣紫,伸右臂执羽扇,俨然镜中人也。所侍童子衣缺其半。平视之,仍一无所见。达摩像见于面壁之石,盖九年精气所积。此则雷雨片时,虽有仙灵避劫者,何精气数千年不散,亦可异也。”

《竹叶亭杂记》的作者姚元之,安徽桐城人,生于1776年,卒于1852年,在嘉庆、道光两朝,历官近40年,先后任职于翰林院、礼部、兵部、刑部、户部、都察院等京衙,做过乡试、会试的主考官和朝考的阅卷官,还出任过河南、浙江两省的学政。姚氏经历丰富,学识渊博,却不轻于撰述,留传下来的只有其后人依据遗稿编辑的这本《竹叶亭杂记》。严肃、审慎的写作态度使这部书具有较高的史料价值,具体到这则记载,作者不是得自传闻,而是从与其关系极为密切、不是世交即是姻亲的翰林侍读张亮基处,亲自目睹和查验了实物;所叙来龙去脉,也交代得极为清楚,可以说是了无疑问。

然而,“全息照片”是当代高科技的产物,那个时候怎么会有“全息传真”呢?我们知道,一般照片只能看到物件一个角度的影像,但全息照片则能提供多个角度的立体影像。其形成原理是利用光学的衍射原理,在全息照片的底片上纪录单一频率的光束照射到物体上反射出来的衍射波纹。观看全息照片时,需要用与纪录影像时相同频率的光波照射到全息底片上,方能产生物品的影像。因其构成的特殊性,“全息影像”(实际上就是纪录衍射波纹的底片)有个特性:如果将底片打碎,利用底片的任何一个碎片都能还原出该物品的整体影像。由于这一特性与全息论认为的“机体的每一个局部都是整体的缩影,贮存着整个物象的全部信息”的意思一致,因此该理论被冠以“全息照片”二字。

篇5

虚拟现实前沿技术由于具有良好的交互性、沉浸性、概念性、直观性和形象性，在科普教育中得到广泛的应用。有人认为它是下一代的计算机平台，有人认为它是颠覆传统产业或推动传统企业转型升级的不可逆转的力量；另一些人则认为这是连接传统产业深刻变革的必由之路，虚拟现实产业已进入世界最先进的智能数字技术的行列。随着计算机图形技术的发展以及显卡GPU算力的逐年提升，更多的虚拟现实设备以及产品被开发出来用于替代老旧的科普设备和技术。三维影像替代了二维的图片、互动式的虚拟体验替代了鼠标交互、三维立体电影替代了传统影片。越来越多的虚拟现实设备被运用在科普场馆和科普博物馆中，以更加生动地体验方式和三维交互模式也使科普活动变得生动而具有质感。作为虚拟现实技术中的当家设备，虚拟现实头盔是目前市面上体验效果最好的，但在青少年的科普活动中使用头盔体验科普活动存在一些问题，比如头盔太重、头盔的固定器太大、头盔的封闭式空间沉浸感很强等，但有一定的幽闭性，会惊吓到小朋友。为克服这些问题，本文探究混合现实技术和全息投影技术在青少年科普活动中的使用体验。

1虚拟现实前沿技术

随着技术的进步和社会的发展，新媒体的发展将进入新的时代，以虚拟现实为核心的艺术表现形式也将随之发展。虚拟现实（VirtualReality，简称VR）是一种使用计算机图形技术生成虚拟情景，为用户提供视觉、听觉、触觉、嗅觉等感官模拟技术，通过一整套的影像和体感设备，使人们作为参与者，自然地与虚拟世界进行人机交互。总之，虚拟现实是一种实现计算机可视化和交互复杂数据的方法。与传统的人机界面和平面化的操作系统相比，虚拟现实在技术思想上有质的飞跃，虚拟现实中的“现实”是指在物理意义上或功能意义上真实存在于世界上的任何事物或场景，它可以是现实存在，也可以是虚拟仿真出来的，“虚拟”是指计算机生成的，因此，“虚拟现实”是指虚拟现实前沿技术在青少年科普教育中的创新与实践查雁南（广州工程技术职业学院计算机仿真研发中心广州510999）人们通过使用各种特殊的设备“投射”自己，操作和控制环境以达到特定目的的一种特殊的计算机生成环境。其中，混合现实技术和全息投影技术是虚拟现实技术中的前沿科技。

1.1混合现实技术

混合现实（MixedReality，简称MR）技术不仅可让用户看到真实世界，还可将虚拟场景或物体和现实世界叠加在一起。它是将真实环境和虚拟情景混合而成的一套系统，由于一部分的情景由现实构成，这样大大减少了机器的算力开销。虚拟对象提供的信息往往是用户无法通过其感官直接感受到的深层次信息，用户可用虚拟物体提供的信息来提高对现实世界的认识，简言之混合现实就是将现实环境叠加虚拟场景所形成的复合视觉系统。一个完整的混合现实系统由一套紧密连接的相关硬件和软件组成。光学透视式是混合现实中常见的一种方式，这种透镜对设备生成的图像进行反射，并和眼睛透视进来的现实环境叠加在一起，在现实环境中生成虚拟情境。通常混合现实系统会有一整套灵活的稳定系统，就目前市面上量产的顶级XR设备来说，比如微软的HoloLens以及Ximmerse的RhinoX都是使用的视觉定位系统，通过摄像头对现实场景的实时拍摄进行智能算法运算进行空间定位，其中RhinoX还有配套的定位实体设备，能更好地进行虚拟场景的空间定位。在本文研究所使用的就是这款国产的顶级MR设备RhinoX，而其轻量化的一体机设计，开放的虚实混合显示模式，能让6-12岁的小朋友轻松佩戴和体验，既体验了内容又能看清周围的环境，不会有惊吓和摔倒的情况发生。（参见图1）图1Ximmerse的RhinoX

1.2全息投影技术

目前全息投影技术在教育和科普行业应用广泛，全息投影技术又称虚拟成像技术，它利用干涉和衍射原理清晰地呈现出物体的真实三维图像。随着数字全息成像技术和图形算法的快速发展，最新的全息投影技术能让全息影像与特定空间产生的三维虚拟图像交互，形成令人印象深刻的效果。全息投影技术不仅产生了三维浮动虚拟场景，而且能与浮动虚拟场景进行交互；同时，创造出穿越时空的视觉感受，展现出独特的艺术形式，从视觉效果上讲，全息投影技术就是3D裸眼技术的最终表达形式。加拿大南部大学的研究人员成功地开发了全息投影技术。其主要原理是将所需的图像投射到一个类似镜子的高速旋转装置上，当装置以某个特定的速度高速旋转时，就能产生清晰的全息影像，这也称为全景摄影或虚拟现实。其原理是基于静态图像的特殊虚拟现实技术，通俗地说，就是使用全景相机拍摄一幅完整的全景图像，然后使用专用的播放器进行播发，用户只需用鼠标控制视角和方向，可以是左、右、近、远，可以使观看者身临其境。也有人将倒置的菱形体镜面放在平面显示器上形成简单的三维图形，这两种形式都是比较初级的全息投影影像。目前市面上技术成熟的全息投影产品目前只有位于美国布鲁克林的LookingGlassFactory公司，该公司于2018年推出全球首款桌面全息显示开发套件，2019年开始出货全球首款8K全息显示器，并于2020年推出了个人全息显示器“LookingGlassPortrait”。该显示器也是目前市面上比较成熟全息显示系统，有7.9英寸、15.6英寸、32英寸三种尺寸供选择，显示器能显示非常立体的三维场景。三维可视角度58度，缺点就是价格昂贵，显示屏幕较厚重，不便携带。

2虚拟现实前沿技术在青少年科普教育中的创新与实践

2.1混合现实技术在青少年科普教育中的创新与实践

MR全息技术有别于虚拟现实VR技术，MR与VR相比的主要优势是：存在感、灵活性、安全性。与VR技术无法与现实互动的是，MR是融合在现实环境中，可轻松实现人与人以及周边环境的交互和沟通，而VR则是将使用者割裂在一个独立空间当中，无法实现与环境和他人的联动。因此，区别于VR游艺设备，MR全息博物馆在互动体验上天然适合于科普教育。既有观赏又能互动，通过设置内容互动环节，让体验者在自身的体验和发现中学会认知，寓教于乐意义重大。博物馆作为人类认知文明的重要场所，其展示模式多种、多样。传统的博物馆展示模式大多是物品陈列式，所有的展品都静态的摆放在展台中，多年都不会移动，再辅以有限的文字说明，这样的展示方式往往会令参观者感觉索然无味，也很难看清楚展品的各种细节特征。而借助混合现实（MR）的实体虚拟化技术的交互式展示能更好地进行展品展示。“MR全息博物馆”将成为科普教育的一个新方式和发展方向，为大众带来前所未有的交互式体验，大大提高虚拟现实在智慧教育领域的成熟度，其创新的三维立体空间体感操作手柄，可帮助青少年沉浸在虚拟3D世界中进行有空间深度的情景学习探究及实验。研究表明，这种立体视觉所呈现的内容能更好地帮助青少年提高学习兴趣。2.1.1MR博物馆-海洋遨游通过MR全息技术，体验者能够全方位、多角度地感受到立体、逼真的场景，充分呈现出大自然的神奇，混合现实事物本身的表现力和感染力，激发体验者接受新事物的积极性。在MR全息技术打造的世界里，通过一个小小的头显就能够瞬间穿越到海底世界、恐龙时代、热带丛林……海豚、鱼群、还有稀奇的水母、恐龙等，这些生活中无法靠近的生物统统尽在眼前、触手可得。与此同时，体验者也同样可在现实场景中进行互动交流，突破时间和空间的壁垒；（参见图3）2.1.2MR博物馆-侏罗纪全息投影让小朋友们零距离的接触恐龙，在丛林中穿梭回到侏罗纪时代，通过手柄交互让他们亲自孵出各种恐龙蛋，和孵化出来的小恐龙们进行亲切的肢体互动，通过多感官、多通道感受、体验和操作，体验多姿、多彩的侏罗纪时代。（参见图4）

2.2全息投影技术在青少年科普教育中的创新与实践

全息显示系统是三维裸眼显示系统的高级呈现方式，该设备不需佩戴任何外置的视觉设备，比如三维立体眼镜、透镜、多通道幕布等就可直接肉眼观看到立体的三维效果（参见图5），无任何视觉眩晕、图像模糊、图像重叠等问题，并支持多人、多视角观看，不同视角观看的视觉效果跟真实观看该物体的视觉效果一致。该设备还支持搭配微软的Kinect体感系统一起使用，通过手势和虚拟的三维物体进行三维深度交互，这种具有三维深度的体验模式会比传统的二维显示器的体验更加真实、生动，具有更多的趣味性。在实际的青少年科普体验活动中该设备特别受小朋友们的喜爱，并一次性可由多个小朋友一起观看，互动效果非常好。

3结语

虚拟现实技术是当今信息科技飞速发展的产物，其前沿技术的发展解决传统VR技术在青少年科普中使用的各种问题，渐渐在青少年科普教育中占更加重要的地位，虚拟现实前沿技术不仅可帮助青少年激发学习兴趣、拓展创新思维，虚拟现实技术还架起了传统教育向现代教育发展的桥梁，多样化的教学方式，充分发挥虚拟现实前沿技术的实用性，促进青少年全面的接触、认识虚拟现实技术，能更好地对青少年进行科普教育。

参考文献

[1]鲁丽彬.高职院校虚拟现实（VR）科普基地建设探索与实践[J].电脑编程技巧与维护，2020（11）：140-141+170.

[2]唐春兰，华灿星.STS视角下科技馆虚拟现实技术运用的场景及隐患探析[J].科技智囊，2020（11）：60-63.

[3]陈晨，王锦秀，陈翀，等.全息投影技术在医学领域及医学教育中的应用[J].中华医学教育探索杂志，2020，19（11）：1255-1257.

[4]薛翔.基于混合现实技术的文物展示设计研究[D].四川美术学院，2019.

[5]陶澍.全息混合现实在景观设计的应用[J].现代园艺，2013（24）：79-80.

篇6

doi：10.14033/ki.cfmr.2017.6.008 文献标识码 B 文章编号 1674-6805（2017）06-0014-02

腹腔镜胆囊切除术（LC）是胆道外科的常用手术，自腹腔镜胆囊切除术在各大医院开展以来，已经有逐步取代传统手术的趋势，现已受到广大外科医师和患者青睐。但研究发现，实施LC过程中，麻醉方式的选择也影响着手术效果，在LC围术期，要求麻醉速度快、镇静效果好、术后苏醒快。瑞芬太尼是一种由盐酸瑞芬太尼构成的μ型阿片受体激动剂，注入人体1 min后快速达到血脑平衡，麻醉起效快，停药后患者会在短时间内苏醒[1]。而丙泊酚是一种新型的静脉，能够确保血药浓度处于稳定状态，且不会在体内残留，具有半衰期短、起效快的优点[2]。本文旨在探讨二者联合用药在LC中的镇痛效果，分析对血流动力学的影响及安全性，情况如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

采用随机抽签法从笔者所在医院2015年1月-2016年1月实施腹腔镜胆囊切除术的患者中选取102例作为观察对象。其中男55例，女47例，年龄24.0～65.6岁，平均（44.8±3.5）岁；病理类型：结石性胆囊炎54例，胆囊息肉40例，其他8例；参照美国麻醉医师协会（ASA）麻醉前根据患者体质状况对手术危险性进行分级：Ⅰ级46例，Ⅱ级56例；排除术中失血过多、意识障碍者，征得患者及家属同意，签署知情同意书，按使用不同物进行分组，每组51例，两组患者基线资料比较差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2 治疗方法

术前麻醉诱导：两组患者术前30 min肌注0.5 mg阿托品及0.1 g苯巴比妥钠，采用0.05 mg/kg咪唑安定、0.2～0.25 mg/kg依托咪酯、0.6 mg/kg罗库溴铵、4 ?g/mg芬太尼实施静脉快速麻醉诱导，随后给予气管插管。

观察组：本组患者采用瑞芬太尼复合丙泊酚实施全凭静脉麻醉，用药剂量：0.2 ?g/（kg・min）瑞芬太尼，给药方式：静脉注射；6 mg/（kg・h）丙泊酚，给药方式：微量泵入。

对照组：本组患者采用芬太尼复合丙泊酚维持麻醉，用药剂量：0.05 ?g/（kg・min）芬太尼丙泊酚，给药方式：静脉注射。

两组患者均采用维库溴铵维持肌松，手术结束前5 min停止用。

1.3 评价标准

镇痛评分：0～4分，0分表示患者完全清醒，1分表示患者可在正常音量下被唤醒，2分表示患者需要大声呼唤才能唤醒，3分表示需要拍打患者肢体才可以被唤醒，4分表示患者难以唤醒，在强烈疼痛刺激下有反应。记录患者HR、SBP、DBP及不良反应，如呕吐、恶心、尿潴留、躁动以及瘙痒发生情况。

1.4 统计学处理

将本组研究所得数据完整收集，建立数据库，通过专业的统计学软件SPSS 19.0对数据进行处理及分析，计量资料用（x±s）表示，比较用t检验，计数资料以率（%）表示，比较用字2检验，P

2 结果

2.1 镇痛评分

对比两组患者术后不同阶段镇痛评分，观察组均低于对照组，差异具有统计学意义（P

2.2 血流动力学

麻醉前，两组患者的HR、SBP以及DBP比较，差异无统计学意义（P>0.05），在其余时间段，观察组的HR、SBP、DBP水平均低于对照组，差异均有统计学意义（P

2.3 不良反应

对比两组患者不良反应发生率，观察组7.84%，明显低于对照组的23.53%，差异具有统计学意义（P

3 讨论

LC是用于治疗胆管类疾病的常用术式，由于该术式具有手术切口小、出血量少、恢复快以及并发症少而备受临床医师及患者青睐，手术过程中需要进行全身麻醉，而麻醉效果也是决定手术效果的重要因素[3-4]。在手术过程中，需要建立CO2气腹，建立气腹势必就是影响患者呼吸及心血管系统，当CO2压力升高，就会导致心率加快，血压升高，血流动力学也会发生紊乱[5]。因此，选择一种有效的麻醉方式，就可有效避免以上问题发生。

瑞芬太尼是临床常用于全身麻醉的药物，具有不良反应小，安全性高的优点。该药物对μ受体的结合力较高，受其结构影响，进入人体后，在1 min内就会达到血-脑平衡，因此见效快，但半衰期较短，通常在4 min后就会被迅速代谢[6]。而丙泊酚为新型的静脉麻醉剂，与瑞芬太尼一样，具有起效快、半衰期短的优点，维持麻醉需要静脉持续给药，受静注时间长短影响，患者清醒时间也不同[7]。芬太尼也是临床常用的物，该药物主要通过肝和肾代谢，对于肝肾功能不全者，易在患者体内沉积，从而引起呼吸抑制情况发生[8]。而瑞芬太尼则不受肝肾功能影响，具有较好的可控性。

本文结果提示，观察组在术后各阶段的镇痛评分均低于对照组，说明瑞芬太尼复合丙泊酚的镇痛效果较芬太尼复合丙泊酚更强；而分析血流动力学变化情况，结果提示，观察组围术期的血流动力学指标更平稳，可能与瑞芬太尼具有较强的稳定性麻醉效果有关。比较两组患者不良反应发生率，结果表明，观察组恶心呕吐、瘙痒、尿潴留以及躁动等不良反应发生率明显低于对照组，说明瑞芬太尼复合丙泊酚麻醉具有较高的安全性，综合效果均优于对照组。

综上，采用瑞芬太尼复合丙泊酚麻醉在腹腔镜胆囊切除术中可取得满意的镇痛效果，稳定血流动力学各项指标，不良反应小，安全性高，可在临床大力推广和使用。

参考文献

[1]蒋艳东，赵素敏.瑞芬太尼联合丙泊酚麻醉对腹腔镜胆囊切除术患者应激反应、血气指标的影响[J].海南医学院学报，2016，22（7）：677-682.

[2]黎达锋，曾秋谷，梁华娜，等.瑞芬太尼复合丙泊酚麻醉对腹腔镜胆囊切除术中血流动力学的影响[J].医学综述，2014，20（14）：2666-2668.

[3]王晓山，叶卫东，易云飞，等.瑞芬太尼复合丙泊酚用于腹腔镜胆囊切除术的麻醉疗效[J].湖南中医药大学学报，2013，33（8）：43-44.

[4]朱宏骞，彭永明，王丽静，等.瑞芬太尼联合丙泊酚用于腹腔镜胆囊切除术麻醉不良反应40例[J].中国药业，2015，24（21）：198-199.

[5]苏晓娜，刘刚，张国辉，等.瑞芬太尼复合丙泊酚麻醉在腹腔镜胆囊切除术中的镇痛效果、血流动力学影响及不良反应观察[J].临床合理用药杂志，2014，7（12A）：68-69.

[6]李小娜.瑞芬太尼复合丙泊酚麻醉在腹腔镜胆囊切除术30例中的应用分析[J].中国民族民间医药，2015，32（14）：87.

篇7

吃完早餐后，我感到十分无聊，于是命令“迪克”播放电影，“主人，请问您要看哪部电影？”“就看《哈利•波特》吧。”我对“迪克”说。于是，“迪克”将客厅这部分空间转变成了电影厅，这让我感到十分惊讶，这么逼真的效果，使我仿佛身临其境。原来，“迪克”用了虚拟现实技术，把我带进了全息影像的空间。哇！真棒啊！

津津有味地看完这部电影后，开始了我一天的工作。我现在在医院工作，每天都要照顾病人，好不容易今天放假了，但我还要复习那些医学知识。“迪克”马上帮我在电脑程序上打印了一份资料，让我去复习。复习完后，它又帮我出了一份医学试卷，好让我巩固知识。

篇8

吃完早餐后，我感到十分无聊，于是命令“迪克”播放电影，“主人，请问您要看哪部电影？”“就看《哈利•波特》吧。”我对“迪克”说。于是，“迪克”将客厅这部分空间转变成了电影厅，这让我感到十分惊讶，这么逼真的效果，使我仿佛身临其境。原来，“迪克”用了虚拟现实技术，把我带进了全息影像的空间。哇！真棒啊！

津津有味地看完这部电影后，开始了我一天的工作。我现在在医院工作，每天都要照顾病人，好不容易今天放假了，但我还要复习那些医学知识。“迪克”马上帮我在电脑程序上打印了一份资料，让我去复习。复习完后，它又帮我出了一份医学试卷，好让我巩固知识。

篇9

皮肤

从外星人攻击到令人不安的医疗舱场景，从Engineer仪式般的自杀到帧帧无比逼真的数字替身， WetaDigital制作了《普罗米修斯》片中一系列的镜头。众多此类场景的关键就是真实的皮肤。为了制作出十分让人信服的人物特写镜头，WetaDigital必须要在他们为影片《阿凡达》所做的成功努力之上更进一步，即要在次表面散射（SSS）算法上更加完善。WetaDigital在制作电影《阿凡达》时开发了一款全局打光软件，这款软件在《阿凡达》之后的每个项目上都以优异的效果为影片做出了贡献，同时也通过这些影片的经验不断地加强和优化自身。

2011年Bradford DeCaussin公司为Weta计算机图形小组制作的图像（不是这部电影中的）。请注意它的内部结构，可以看到由PRman渲染的高度透视型组织的测试框架。

从许多方面来说，Weta Digital在次表面散射方面强有力的实现方式早在多年前的《指环王》的工作中就得到验证了，但是在《阿凡达》中，工作室在这方面的工作已经到达了现有次表面散射技术的极限。所以在电影《普罗米修斯》中，他们开发了一套全新的次表面散射系统并运用其中。

在制作《阿凡达》期间，Weta工作室的SSS实现方式是基于双向散射表面反射率分布函数（BSSRDF）的，考虑到如皮肤、牛奶或者蜡之类的高散射材质的有效拟真，采用了偶极扩散近似值。BSSRDF可以采集光线进入到某一种材质的反应，比如外星人或者人类的皮肤以及光线离开时的多重散射。蒙特卡洛法路径追踪技术可以以非常高的精度被用以模拟半透明物体中的光线散射，但是渲染时间会相对长一些。

镜面反射是让皮肤看起来更加真实的一部分，可以体现出皮肤结构的良好细节。皮肤，与其他SSS目标材质一样，正是因为一系列的吸收跟散射才会使其看起来如此真实。SSS实际上是一个可以表达和解决线性传输理论（一个简单却复杂的问题）的统计学建模精确解的完整数学解析的近似值。一个散射性、吸收性媒介是以它的折射率连同吸收性和散射性粒子的性质与分布为特征的，当然不同波长的光线扩散的方式也不同。

在本文中，所有的问题都归结于一点，那就是当光线进入某种材质时所发生的光线扩散的解决方案（或者可以说是“扩散理论”）。SSS对真人拍摄和Weta工作室的“快速”近似求值来说都是必须的，当然，这种“快速”是相对于用全面精确计算的蒙特卡洛式渲染而成的图像来说的，因为通常这种渲染都需要好几个小时才能完成同一幅测试图像（跟Weta的“快速”求值法相同的），所以，寻求出如上所述的完美解决方案，是非常重要的。

直到最近，大多数SSS算法都采用一种偶极模型。“在《阿凡达》中，Weta就使用了一个偶极模型，”Weta工作室《普罗米修斯》项目的视觉特效总监Martin Hill说。

偶极方式近似于通过整合单一散射中偶极点光源扩散近似值精确解的双向散射表面反射率分布函数，它模拟了真实世界中的多重散射。过去有一段时期，在医学物理领域，这种偶极（双光源）方式可以表现假定的人类皮肤表面上的入射光源分布。单一的偶极方式直到最近之前，都曾被认为是已经足够精确的了。顾名思义，偶极方式包含两个放置在表面附近的点光源，一个在表面下方，一个在上方[基于“镜像法”（Method of Images）算法的近似版本]。任何入射光线随后转变成扩散近似的偶极光源，然后结合起来得到最终的近似散射（出射率），尽管精确的细节很少为影片制作时的灯光艺术家所关注。关键是在追求渲染速度的这一举措上，偶极方式牺牲了精确度。Weta工作室的Eugene d’Eon认为，在满足Weta工作室渲染工作周期的要求下，可以有更加精确的方式。

在《阿凡达》中采用了偶极方式之后，后来在《猩球崛起》中，Weta工作室采用了Eugene d’Eon主持开发的半透明的量子化扩散（QD）模型。“他的成果是基于之前的研究的，而且这种方式比偶极方式能够在表面上呈现出更多的细节，”Hill指出，“你仍然可以实现皮肤透射光的传播和扩散，但是它保持了清晰的轮廓，并且使孔隙层次的细节比我们以前能够做到的更加清晰。”

这对艺术家意味着什么呢？

皮肤上的镜面反射体现了表面的直接特性。它可以赋予皮肤细节，漫射光本质上是已经在皮肤下层经过散射而缺少“细节”的光。事实上，皮肤是一种散射性与表面性特质的复杂组合。“按照惯例，之前我们在《金刚》那部影片的时代所做的事情是，首先建造一个次表面模型，然后或多或少地添加一些常规的朗伯式照射来维持细节，”Hill解释说，“这是一种我们之前一直都在尝试‘仿造’的东西，但是新模型可以以一种更胜一筹的方式让我们不必非要如此。新的方式恰当地在表面包含了细节，从而让我们不必再去反褶积我们的材质贴图来适应皮肤细节。”

上述内容对比的一个完美的例子就是上图中所体现的人类唇部。通过早期模型完成的唇部看起来像是蜡雕，不真实，因为嘴唇的皮肤跟嘴部周围的皮肤相比，有着完全不同的皮肤厚度和特性；脂肪含量和血管数量也不相同，因为比起脸颊和下巴来说，嘴唇对情绪刺激的反应更加不同。而且，嘴唇通常还有高对比度的边缘（锐度很大的阴影边缘），这种效果也会在偶极方式中缺失。

Hill指出，“如果拍摄用来制作某位演员皮肤材质的图像，那么实际上你正在拍摄的就是你所要的‘皮肤’，因为它已经有深入其中的次表面属性了。如果你再次将次表面算法用于这张照片上，就等于将漫反射翻倍了。”

“新模型不但有助于保持皮肤上诸如痣和毛孔之类的良好细节，这些细节为次表面的体现贡献出很大一部分功劳，还有助于长距离的次表面——比如一厘米深——那样的情况下尽管很柔和了，但是还是可以体现出其间全部的范围效果，”Hill补充说，“这是一个连续介质，有一定数量非常致密的细节，以及远离入射点光源处的较少量的细节。”对那些Engineer来说，有一种用于更大用途的需求，就上述现场的实际情况而言，就是在演员身上有一层厚厚的硅胶皮肤。Hill解释道，“我们有一个片中需要使用的硅胶样本。当我们用激光照射它的时候，它竟能散射6~8毫米，是相当远的距离了。如果我们仅仅达到实现那种传输的半透量的话，所发生的就是不管是手掌、鼻梁、眉毛，还是嘴唇，它们仅仅被大量光线穿过，看起来像是蜡。”

因此，Weta为片中所需模型放入的扩展之一便是能够确保他们可以使用将肌肉和组织绑定起来的骨骼模型的内部拦截器，以便可以阻挡光线传播，并且可以在保持半透距离深度的同时又避免光线完全渗透固态内部结构。

为了创造大量真实的静脉活动，Weta拍摄了必要的元素。“我们把硅胶切片，然后将静脉形态雕刻进去，并以心跳动作的频率把油和墨汁混合物泵进硅胶中去，”Hill解释说，“我们随后在其背面打光，然后拍摄下来，再将它用作我们手头大量特效的驱动元件。我们特别留意的事情之一是表皮下的静脉跟建立在表皮上的静脉模型有着非常迥异的特性。还有就是我们要如何处理这两种不同深度的材质，一个是表皮下2cm的静脉，一个是表皮下1cm的静脉。”

全新的QD方式是为影片制作而优化的，因此虽然它更昂贵更复杂，但它较之Weta之前采用的方式在渲染时间上只增加了50%的周期。Weta的团队用了的Pixar工作室的RenderMan (PRMan) 来完善了他们自己的QD BSSRDF（量子化扩散双向散射表面反射率分布函数）。它同时还考虑到实际材质散射特性应用的恒量与实施，可以生成更加精确的剖面图并更快地产生结果，并且还能保持之前偶极方式中经常丢失或者需要后期“伪造”的精致细节。

Engineer

Engineer在影片开场的连续镜头中被以一种生物的身份介绍出场。他是从各方面来说都非常理想化的人类，有着雪白的皮肤和完美的体形。“他印证了我们所发现的，即地球可以有效地将生命播种于其中。”Hill概括道，“正是他喝下的黑色粘稠有机物直接从身体内部摧毁了他。”

从开场镜头开始，整个场景推进着，观众们可以一路细微地观看到分子水平的画面，看到他的DNA被这种转化物质所撕裂。“我们看到DNA重组，并且形成Earth的DNA，如果你愿意，可以快速有效地在地球上创造生命。”他说道。

CG总监Thelvin Cabezas以实际的皮肤特质重建了数字版的Engineer，并且复制了冰岛黛提瀑布的光线。Weta工作室采用了他们自己的FACS系统（面部行为编码系统），所以由Michael Cozens领导的动画组可以明确有力地表达面部，赋予Engineer生命，“并且真正地证明我们可以实现由导演Ridley Scott尝试的非常接近相机风格的照片般真实的数字人类。”Hill说。

导演Ridley Scott起初想要在冰岛的外景拍摄中由演员穿着全套假体道具装进行实拍，在最终镜头中，只有一个Engineer，但是一开始的时候，这个场景里面还有很多其他的Engineer们。“拍摄计划是在这个场景中的几个镜头完全由电脑来制作，”Hill补充道，“因为他皮肤的质量和那天的光线，使得事实上那天他身上并没有太多细节，加之整部电影都是以3D形式拍摄的，我们发现想要将瓦解早期阶段所需特效与演员的动作准确完美地切合，其难度让人难以置信。因此，我们跟Richard Stammers（全片全权视觉特效总监）讨论，提出希望可以将整个人物角色都用电脑来制作。可惜，他的回答却是‘你们难道不能完美整合吗？’。所以，我们只能竭尽全力地去克服困难，最终在材质质量、灯光和动作表现方面，都跟穿着道具戏服的演员所呈现的一切完美地对应上了。”

1.右侧为实拍静脉血管素材。2.用以展现置换贴图而经过处理的实拍素材。3.最终效果，涉及多个过渡性着色器的实际影片元素。

作为开始的入手点，Weta需要能够通过计算机与演员身上的假体道具服完美对应。“通过我们的肌肉和皮肤绑定，”Hill解释道，“通常当我们创造一个完整的全CG人类时，我们会先完成全部的肌肉绑定来控制为这个CG人类所构建的那些各自为阵的肌肉、筋腱、脂肪等等的分层素材。因为我们需要对应的是一个穿着非常厚重的假体道具服下演员的真实表演，我们实际上需要对通常对于肌肉的处理进行与这种情况相适应的调节，同时还需要添加进那个假体道具服所不具备的生命特征。我们想要创造的是不光是一个极度逼真的完整CG人物，还不能独揽大功，因为能看到肌肉燃烧这震撼的一幕，还有穿着硅胶道具服演员的功劳。”

由于Engineer的实拍真人演员穿着一层非常厚的硅胶道具服，因此演员的表演功力几乎体现不出来。“因为导演Ridley Scott想要尽可能多地运用长镜头，所以我们没办法放置跟踪标记，这样就使得我们追踪、匹配演员动作的工作难度增加了很多。这个硅胶外壳和我们人类肌肉组织所应该呈现的畸变不尽相同。”Hill说道。

自我手术

影片中有一个场景是 Elizabeth Shaw得知一个外星物种已经在她体内生长后，决定去医疗舱进行剖腹产。“我们接触到这个场景的前视觉化工作的时候，”Hill回忆说，“我们的下巴都要掉到地上了，我们不能相信摄制组居然想要拍这样的镜头。随后我们给相关的人员打电话核实，‘真的假的？你们居然想要展现这样尺度的画面?’，真的是太难以置信了。这个场景近乎于开膛破肚的场景了。”

对Weta工作室来说，有趣的一点是，扮演Shaw的演员Noomi Rapace曾经为别的影片接受过肚皮舞训练。“她躺在床上能够表演出各种各样的肢体扭曲的动作，所以单单是她的表演，就已经有一系列非常有趣的动作了，”Hill说，“我们在她的腹部几乎摆满动作追踪标记器，因为我们必须要在实体空间内以最大限度来匹配演员的动作和需要添加的特效。我们毕竟没法在立体影片中完美地置入2D特效，所以我们就不得不对演员的腹部进行最高级别的精确动作捕捉与匹配，当然也是全3D的，这样就不需要传统的2D平面图的转制了。”

导演Ridley Scott想给医疗舱的工具赋予临床医学感和机械感。“它们大多具有细长机械臂式的运动，”Hill解释说，“我们参考了工业机械、汽车制造机器人，采用了很多它们的运动方式，尝试让这些机械臂看起来更富有蜘蛛似的杀手般的轻盈与不安感。我们起初一直在处理身体变形方面的特效，但是当手术切口出场的时候，我们就必须制作全CG的手术创口以及随之一同出现的水气和血液。我们尽可能地用更多的实景拍摄的镜头来完成这个场景，而且大部分都是在立体影像上重新投射的实景镜头。我们的确使用了实景镜头底版，但是也进行了大量的调整。”

Neal Scanlan的工作室负责将三叶虫幼虫的数字版装配入这个镜头。这种场景的现场表现力是“非常奇特且深入人心的，表现方式让人难以置信，”有些镜头中，Weta则采用了实拍的“幼体”，其他的就全部用CG替换了，但是在这个场景实拍时还是有不少东西是需要Rapace凭空表演出与之互动的。“我们会恰当地添加一些器官的运动，”Hill补充说，“当这个幼虫还在胎盘中的时候，它是全CG制作的。由胎盘跟幼虫组成的模型内部细节并不清晰，我们希望它能随着被拿出体外的过程变得越来越震撼，这就意味着我们不得不探究大量的散射工作，并且渲染出来，以保证所有的体积光照散射效果完美实现——也就是胎盘中的血液跟黏液。”

Rapace的腹部需要经常被特效处理，她腹部内外的创口快速愈合的特效也都是全CG制作的。“我们特别希望这里能一览无遗地体现出伤口缝合的主要特征，就是非常血腥、暴力，”Hill说，“我们将缝合器的设计略微修改了一些，并且加入了空气钻的元素，所以就会呈现出整个机器都在她（Rapace）身体的上下蹿动，压进她的身体，然后要花上一会儿工夫才能让创口稳定的场景。”

飞向宇宙

David，普罗米修斯上Weyland公司的机器人，独自承担着探查Engineer和发现Orrery内部三维星相图的任务——其实他们所谓的Orrery就是Engineer的宇宙飞船上的控制室。悉尼的Fuel VFX工作室创造了这个星相图——大多数依赖深度影像合成技术——普罗米修斯舰桥上全息模拟沙盘的场景和穹顶下Engineer的全息影像记录，还有Orrery的控制台特效、激光扫描探针（Pups）、Vickers的制服中的全息影像屏幕以及外延设定。

Orrery的星相图，实际上是根据艺术部门的设计和Fuel工作室大量的概念艺术图完成的。“起初关于它如何布局的逻辑是宇宙大爆炸模拟，”Fuel工作室视觉特效总监Paul Butterworth解释说，“我们用流体模拟来解决并标出爆炸冲出的线性流体。之后我们用大爆炸的逻辑性来放置每一个星云和星团。这种逻辑性允许你选取任何一个恒星系统，然后将其爆炸至任何一个你可以观察到的区域。每一个星云都是一个流体模拟通过预置路线并找到合适爆发时机的凝固瞬间。”

电影现场拍摄David（Michael Fassbender饰）的时候是在位于Pinewood摄影棚的007洞穴内景，加上一些临时添加的交互小道具和交互光线。现场是用激光定位过的，以便可以启用后续的延展设定，后面涉及Engineer全息投影的镜头和后面出现的由Weta工作室负责的“太空骑师”座椅。

Fuel工作室将Nuke的深度视频合成工具与自己的工具软件组合，专门用以对付那些复杂的Orrery镜头，以及其他那些经常需要用以校正的周期镜头，因为其中的行星和恒星动画以及气体云模拟并不会被全部渲染。“我们还编写了一大堆软件，这样就可以引用那些在Nuke中正在处理的镜头，同时还能选取那些仅当前需要的东西，或者添加镜头所需素材，”Fuel工作室视频合成总监Sam Cole说。

准备星相图特效的底版是一项工作量非常大的任务，比如移除底版失真还有解决那些3D方面的问题。“如果你的镜头是彻底没有垂直对齐的，”Cole解释说，“那么你就会看到非常细致的星空区域与全部由像素构成的触摸屏上被触碰的像素之间的视差，并且你还会看到可以环视的一层垂直对齐的影像板。你可以按住周围的某一点，但是看到的就会变成合成视差。”

“我们得到了一些制片方发给我们的影像形板，肉眼看起来非常的完美，所有的特征都是同一层面的，”Cole补充说，“但是涉及到摄像机机位的问题，就不那么完美了。所以必须要解决机位跟现存的这些影响的问题，如果你想要科学地在摄像机上呈现什么，你就必须要在完全没有弯曲的画面上进行，然后尽可能地欺骗你的肉眼瞄准比直功能。不过非常幸运的是，我们所处理的这些镜头很大一部分都是在空中的，这就容易了很多。”

带有射向穹顶的红色激光扫描的“pups”的早期镜头也是由Fuel工作室负责的。“最初的探针是在地面上滚动的物体，”Butterworth解释说，“他们那时候并没有射出充满整个空间的激光。后来我们才开始考虑用光线和激光扫描来体现。对我们来说最困难的地方就是追踪它的射线，并且精确地让镜头完美排列出来，放置在立体的平面之中。”

激光射线实现了穹顶隧道中雷达扫描的功用，但是也格外地同时造成了将它们3D化和某些时候需要穿过现场烟雾的两种挑战。“让真实强光冲击镜头给确保所有像素都是水平排列的校准过程造成了难题，”Cole坦言，“我们有个原则是找到强光的最远点，然后建立一个可以简单框架，让卡片式信息可以在光源和观察者之间滑动，这也是做起来最舒服的工作。在3D画面中，这种情况可能就在脑后发生——如果仅仅在屏幕上触碰这些，那就看起来很平淡，真的像卡片一样了。但是在立体的空间中，在任意地方弹出这种信息框，就会很有意思。”

对于烟雾整合，Fuel工作室的艺术家们将现场实景底板与工作室素材库的烟雾元素融合起来，并且用噪点材质来揉合整个镜头。“当你制作一个噪点材质的时候，”Cole说，“你可以非常简单地以3D模式来完成它，并且同样简单地切分它——分别以左右眼视角来切分，然后再装配到你想要的地方，或者一旦镜头把它分割成段儿了，我们就再手动调整一下。”

在普罗米修斯上，pups揭示了全息模拟沙盘上穹顶（起初是金字塔）内部的情况，全息模拟沙盘也是Fuel工作室的作品。“起初的蓝图就是一个小一点桌子上的红色结构的东西，”Butterwoth回忆道，“我们必须要进行概念性测试，我们对我想象中的金字塔以及它的结构和探针飞下揭示整个区域的情况做了全面的性测试。导演非常喜欢，并且他想让它变得更有特色，所以他才把桌子弄得更小，并且将它整体放大，让整个沙盘成为这个场景的中心。他也将我们的测试结果用在演员身上，以获取正确的光影互动。”

普罗米修斯的船员在穹顶之内偶然发现了Engineer的全息影像视频，本质上来说就是点云式再投影的老旧影像。对于这些镜头，Fuel工作室有扮演Engineer的演员的动作捕捉数据，并且使用最终定妆进行实验。“关于Engineer的构思是说那是一种安全记录，”Butterworth说，“如果你可以记录下Engineer忙着他们自己那些事儿的全部动作——以录像带或者3D物体的形式，那么数千年之后这些记录就会变得弱化或者破损了。录影带中半数的像素无法再度正常工作。我们参考了旧电视和其他东西，然后完美地记录下来Engineer的影像，并且使之衰减，就得到了最终的版本。”

通过使用隧道雷达，Fuel工作室实现了一个Engineer跑过并且穿过David身体的场景。“导演Ridley Scott起草了这些图像，有的是Engineer环绕着David，有的是Engineer的材质元素围绕着David的表面，”Butterworth解释说，“那种途径，是凹版遮片光传递之后再度照亮David的方式。”

在Orrery内部，在那儿，David看到了Engineer操作控制台的全息影像投影，然后Engineer又开始控制“太空骑师”座椅。Fuel工作室制作了控制台和星相图的图像，并且与Weta Digital共同制作相关镜头。“我们必须要替换控制台，”Butterwoth说，“对于控制台我们完成了相当漂亮的小循环，有些时候绘制出Engineer的3D镜头，然后再绘制后平面。这个场景起初要带着运动控制一起拍摄，但是那需要长时间和大量的人力去展开工作，并且拍摄出的镜头还可能会让人觉得机械呆板。所以，最终决定通过使用吊杆推拉、动态移动摄影和摄影机稳定器来完成拍摄。他们还是在演员身上使用了一点点动作控制，然后镜头拉出Engineer和他所在的整个空间。有些时候，他们还会只拍摄一个清样底版。有些时候，Engineer也会出现在镜头中，因为视野良好，所以不可避免的，我们就需要绘制出他来，并且重制一个后平面。”

Fuel工作室得益于The Foundry研发负责人Jonathan Starck的到访，在他的帮助下，Fuel的R&D部门开发了Ocula的最初版本（现在已经是正式的软件）。另外一个特别有用的软件是Peregrine Labs的散焦软件Bokeh，是由Colin Doncaster开发的。“在我们所有的深度渲染中，”Cole说，“它们都是以很高的锐度完成的，这样我们就可以先匹配焦点，然后再用Bokeh来合成。在Orrery内部，我希望可以完全控制焦外的图形，以及那些磁盘上因灼热所产生的轻微色差。这一切都可以让我们深入进去开展工作，放入摄像机、现场的T光圈，这些就是我们开始着手的地方，非常奇妙！大量的迭代——我们因为不能顺利地实现迭代而卡住了相当一段时间，特别是当风暴来袭，Engineer离开地面的时候。”

普罗米修斯着陆

主题中的太空飞船普罗米修斯，是由MPC制作的视觉特效，MPC也负责制作了影片中外太空环境、星球大气、星球表面、Engineer的飞船Juggernaut、Hammerpede生物、眼丝虫特效，以及绝大多数电脑制作的化妆的镜头。

降落的普罗米修斯太空飞船穿过星球严酷的大气环境，从外太空一直到星球表面是跟踪拍摄的。对于那些外太空镜头，导演发现土星周围有个小“月亮”，它的材质特别有意思。“那是用来制作背景中的气体巨行星的，然后那个月亮就是我们的星球。”MPC视觉特效总监Charley Henley解释道，“我们给墨水形成的漩涡拍摄剧照，然后研究地球的高分辨率照片并把它整合到大型绘景之中。Ridley还向NASA的科学家求教这些星球上可能会出现的天气，他非常期待可以呈现龙卷风和暴风雨的天气。”

大气层的环境是通过在冰岛的航拍来实现的，随后跟DMP的云层背景结合。降落的场景，是一个由“笔直的线条”和神秘熔岩穹丘构成的布满岩石的外星人风格峡谷，也是来自Ridley的另外一幅真实环境的草稿图。“画中地点是约旦一处叫做Wadi Rum的沙漠，”Henley说，“那里的基调就是沙子，但并不是他所需要的那种地形，所以为了这个心目中的地貌，我们去冰岛拍摄了所有火山岩景观的水平面基准照。”

“我们用可以提供置换贴图的Google Map和DEM卫星地图分析了这个地区，”Henley补充说，“我们把这些素材放在Maya中处理，组合了所有相关的信息，然后构架出大致20英里左右的景观。随后Ridley就到MPC来，我们在这个自己创造的模型基础上完成了那些交互式进程，以便完成以他所想要的角度呈现出的那些穿越峡谷飞行的镜头。”

关于材质，视觉特效团队在峡谷中野营，测绘那些GPS坐标，并且在那些看起来可能很像片中适合普罗米修斯降落的特定地点的地面上标记出岩石。“我们选择了4个关键区域，并且重新回到那里进行高动态范围图像的摄制，”Henley说，“是在不同光照条件下进行的360°超高解析度的高动态范围图像。我们并没有打算去为这些山脉进行高分辨率建模。那些地面上的石阵，它们跟冰岛的景观有些相似，但却是来自早期的概念设计。我们在冰岛扫描了大概九个这样的石阵，并且拍摄了照片，并且用程序性随机软件处理。这是为了给它们添加随机性的散射光线或者便于绘制光线强弱的映射图。”

普罗米修斯是在艺术部门设计基础之上通过Maya完成建模的，并且还附有降落和起飞时的设定，这些设定有着非常有趣的动画，根据Henley所述，“它有四个可以当作起落架的巨大的推进器和两个巨大的机翼。在太空飞行中，它们会将这些离子推进器向后推进；当它向下准备降落到星球表面的时候，它的飞行方式就更像是鹞式战斗机了。当它一降落到陆地上，它就会向着镜头推进来制造出刹车的动作。”

摄制组实际上只建造了一个驾驶员座舱区域和普罗米修斯上带有机库和气闸的“一只脚”，也就是一个推进器。“这些部分就是用来制作普罗米修斯整体结构的基础，”Henley解释说，“我们将它用照片建模并扫描，然后再以图像投影材质的形式来保持一致性。”

在冰岛，摄制组倾向于竭尽所能地拍摄尽可能多的山峦以及片中角色背后所需的各种背景风光，Henley说：“至少要有灰暗的背景而不是一片晴空，但这就是个问题了，明亮的光线会侵蚀掉边缘，如果你稍后再调整回来，那么它看起来就会怪怪的、不真实，接着就不得不再重新构建一次。”同样地，MPC不得不面对解决头盔反光的问题，有时则是移除船员的问题，当然还有时而需要添加3D头盔的问题。“这些头盔会比真实情况要更具有弹性，所以就必须要把它们进行逐格帖合重覆动画动作处理，以便可以正确绘制出它们的轮廓。”Henley补充说，“我们必须要在3D的头部逐格帖合重覆动画动作上非常精确，这在全立体的影片中非常困难。”

在剧中的一个片段，电影中的角色在沙暴来临的时候被迫返回了他们的飞船普罗米修斯。“我们使用了Flowline处理体积光效果，用以生成自然的铺天盖地的沙尘，然后用我们自己的体积光效果软件来将其视觉化并且渲染出来。”Henley说，“我们制作了大概20个单独的贴图设置，并且把它们混合成一个相当漂亮的形态，但同时持续把它们缩小以便放入更多的贴图设置，直到放入了120个独立的贴图设置之后，才得到了这么多细微的滚动细节。”

在剧中一场黑色幽默的戏份中，两个剧中角色在穹顶内遇到了一个很奇怪的外星生物，一种被称作Hammerpede的东西。这种生物一开始看起来觉得有些可爱，可是一旦这个生物开始攻击，它在紧紧缠绕其中一个角色全身并且进入他喉咙之前就重伤了他的手臂，并且喷射出它的血液来灼烧另外一个人。Hammerpede这个生物是通过道具进行现场实拍的。“它身上有半透明的皮肤，”Henley说，“他们制作了它的内部架构，然后在上面绘制了肌肉。我们则将它扫描下来，然后为那些凹凸贴图来生成置换贴图。我们还以双图层结构来重建了它，确保所有的光散射都是基于道具假体实现的，并且保证其可以以正确的方式呈现出来。”

MPC还制作了展现那个虫子一样的感染源攻击Holloway（Logan Marshall-Green饰）面部的镜头。Henley说：“我们在Nuke中编写了一个系统，叫做‘Wormulator’，可以让我们动画化曲线，可以在表面上着色或者加入高光。整个镜头是通过影像合成所有眼中的映像来完成的。”后来，Holloway受到的感染越来越严重了，他的面部几乎已经木乃伊化了。在他的脸上，画了三种不同的妆，并且分别拍摄。然后MPC会添加必要的修改并把这三种妆整合动画化，以达到最终想要呈现的样子。

在本片的部分，一个Engineer攻击了普罗米修斯大量的船员，然后启动Juggernaut去摧毁地球。Juggernaut从发射井开口滑行出去，飞离星球表面，这也是另外一个在Pinewood和冰岛完成前视觉化和底片拍摄时由MPC创作的特效。“我们标记出来周长一公里的区域，”Henley说，“并且放置了追踪标记，以此来满足摄像机和直升机航拍的要求。在Pinewood，我们拍摄了一块摄制组搭建的金属制发射井墙壁两边的方形地面，大概有40英尺×40英尺的面积。”

Juggernaut起飞了，但是在普罗米修斯用自己的离子推进器撞毁它之前，引发了一个爆炸，落下几个坠向星球表面的碎片，地面上的Shaw和Vickers（Charlize Theron饰）俩人就拼命地躲避。MPC依赖自己的FEA（有限元分析）软件Kali来编排这个破坏特效，同时也使用了粒子实例、残骸实例以及Nuke制作的子画面一起填充整个场景。“这艘飞船上每一个毁坏脱离的部分，都需要以某种特殊要求来建模，”Henley说，“所以我们必须要策划好哪一部分是需要被击中的。艺术部门帮助我们来解决时机和步骤的问题，随后我们再为飞船上特定的区域建模。”

爆炸是用Flowline模拟的，那些完全按照导弹形式自然呈现轨迹的坠落残骸，则是用CG实例和一些飞船部件的模型来组成的。在冰岛的现场，Theron和Rapace躲避那些残骸的场景，是由特技组和MPC通过大量的逐格帖合重覆动画动作所整合的。

就Juggernaut飞船自身来说，起初是根据与之类似的外星飞船绘制的，之后则确定为由俄罗斯艺术家Alex Kozhanov用ZBrush创作的细致模型作品。制片组视觉特效艺术指导Steven Messing还运用了Cinema 4D为MPC的建模师们创作了详细的UV和正射投影图。“本来我想我们只要按流程建模就行了，”Henley回忆说，“但是却总是差点什么，所以我们拆解了它，然后人工地排列了所有的管线，有太多有组织的流线需要保持一致了。在渲染的时候，我们尝试填进比较深的景深，飞船一端已经非常模糊了，而且在整个碰撞的场景中它都会出现在镜头中。”

1400个镜头的协调

本片全权视觉特效总监Richard Stammers和视觉特效制品人Allen Maris 负责监管《普罗米修斯》中十几个特效工作室制作的特效。它们分别是几大主要的视觉特效工作室，如MPC、Weta Digital和Fuel，以及Halon（前视觉化）、Hammerhead、Rising Sun Pictures、Luma Pictures、Lola、Prologue、Territory Studio，还有负责内部工作的Pixel Pirates和Invisible Effects。Reliance Mediaworks则对由RED EPIC追拍的长镜头肩负着3D分类员的任务，同时Identity FX 也在3D优化上贡献了自己的力量。

Halon Entertainment 为摄制组提供在洛杉矶时的前视觉化服务，当摄制组搬到伦敦之后，MPC则为很多镜头的前后视觉化提供协助。“Ridley现在真的开始懂得了前视觉化，”Stammers说，“如果要是在以前，他会说‘我为什么需要前视觉化这玩意儿？我自己就能画出我想要的画面。’但是这里面有太多太多需要我们解决的技术难题，所以以前视觉化来完成这些是非常重要的手段。”举个例子来说，Stammers在早期的前视觉化中测试了普罗米修斯降落的场景。“Ridley觉得它应该移动起来，而且应该再敏捷一点，并且应该像黑鹰直升机那样起降，但是这样的话工作量就太大了，所以我们就必须得认真地平衡已有的动作场景的感觉和他想要表现的那种动态画面之间的工作。”

Fluent Image为不同工作室之间的各个镜头的图像文件传递提供了自定制系统的支持。“RED的RAW格式的文件是直接从相机中取得的，然后就会被送进某个工作室或者现场的工作站，”Stammers解释说，“这些材料会被传进服务器或者渲染工厂来全部制成供编辑团队使用的工作样片，而且所有的文件都会存储在服务器上。有一个视觉特效编辑会把照片从Avid通过WebUI导入到Fluent Image的系统中，并且发出工作样片。每一次文件传递，每一个文件都会有一个DPX序列记录。它们都有一个用以和相关片段评级相匹配的参考条目，以便让这个文件跟摄影导演现场选定的比较接近。我们还有一个测试图画面可以将相同的设定应用其上，所以这些工作室分别都可以看到一个没有任何色彩的未经处理过的画面。他们会得到一个某个镜头应该以什么样的形式呈现出的参照以及需要应用其上的标准，还有已经确定过应用标准的RAW格式文件。所以，如果他们需要重建一个相同水平的东西，他们就有了两个参照物了。”

特效工作室还会得到相机的元数据，包括感光度、颜色设定以及镜头和其他附加设备信息。“每一张照片都会包含这些我们可以提供给他们的信息，”Stammers说，“每个底片都会到Reliance Mediaworks那里进行鉴别归类，校正过的底版会回到各个工作室手中，这样他们就可以马上在某项事情上直接展开工作了。通常他们只会对一种视点进行校正，那就是主视点，也就是那个会有更好光学品质的视点。”

立体画面

用了9周时间为影片中49分钟完全没有视觉特效的镜头完成原生立体摄影优化的是Identity FX工作室。工作室的这项工作是由Leo Vezzali领导，并且主要用Mistika软件来进行的，当然在某些特技修正上也会用到Nuke，比如光斑和追踪标记的移除，然后用Ocula来进行更广泛的镜头重建工作。Identity FX工作室是在影片的立体摄影总监Sean Santiago的督导之下完成这项优化工作的。

Vezzali发现了一些早期镜头中的过度噪点，所以他要求将原始的R3D文件在Mistika中用德拜耳方式测试一下。“我得说这么大量的光斑和亮度上的不一致确实是一项非常棘手的挑战，因为它们基本都是通过摄影机稳定器拍摄的，”Vezzali补充说，“变焦和曝光的不匹配是我接触到的最普遍的问题。在大多数情况下，曝光的不同会导致柔焦效果的发生，这样整个场景的过程跑完一遍就会给眼睛造成疲劳感。我们需要使用大量的蒙版和Power Window来中和这种不一致。”

Mistika和Ocular在这个过程中都是关键的工具软件。“大多数时候，”Vezzali说，“我会给我们的Nuke视频合成师提供某个镜头的色彩平衡版本，这样他们就可以集中精力进行几何校正了，因为Mistika是几乎可以实时进行颜色矫正处理的。对于那些问题更加严重的几何光栅失真，我们发现可以对它们进行迭代处理，运行多重色彩或者校正会有助于解决以上两种工具使用中造成的绘图中的景深/视差问题。就这些工具软件之间相互的依赖性来说，我可以坦诚地说只有一小部分镜头才能将Nuke 和Ocula作为单独的解决方案来完成工作。有些情况下，我们甚至要为影像合成部门那边退回来的镜头做些最后的补充优化。”

一个特别有挑战的场景就是Shaw在医疗舱进行剖腹产的时候。“这个场景有很多进出医疗舱长走廊的摇摇晃晃的镜头移动，还有大量的光线变换，这就需要在Mistika中创建很多关键帧，而且还需要很多超出我预期之外的要用来进行镜头校正的影像合成方式，”Vezzali说，“基本上，我不得不采用逐格帖合的重覆动画动作方式来分离镜头中的元素，这样才能让我把一些非常特别的参量应用进去，然后把它们再用Mistika合并回去。最有难度的一个镜头是要求在Mistika中用12个视频合成层叠加来校正。尽管这个软件并不是特别为视频合成设计的，但是它的速度很快而且也很好用。尤其是追踪器，简直是极其方便！让我的工作轻松了不少！”

完成视觉特效

Territory Studio加入摄制组负责制作实拍场景的设计和动画，但是后来也负责交付一些后期屏幕显示图像工作，同时还有字幕的创新开发。“我们根据实景拍摄进行图像的编排，”Territory Studio的创始人兼总监David Sheldon-Hicks说，“有些时候需要适应演员，或者要配合普罗米修斯全舰的所有方面，从甲板、医疗室到舰桥上各种各样的场景。我们在影片拍摄之前几个月就开始工作，开发适用于所有我们参加场景的特效。当拍摄开始的时候，我们就必须以难以置信的方式保持对工作需求的回应，经常被要求制作出当天拍摄镜头的动画。”在后期制作中，Territory Studio则负责头盔上摄像头中HUD的覆盖图、一个低温舱的HUD显示、寄生虫提取过程的屏幕、呈现DNA的屏幕以及手写板。

Luma Pictures为本片贡献了全息影像特效，包括为一个现场拍摄的数据板植入图像，以及Holloway穿过一幅全息影像时的场景。“那场戏，演员身体一部分在全息影像之中，我们面临的问题是制作细致的立体光泽性能和匹配演员动作，所以需要整合进正确的CG流体，”Luma Pictures的视觉特效总监Vincent Cirelli说。

篇10

谈到科幻电影，人们总是以漫无边际的幻想，不切实际的虚幻来形容它。因此，科幻电影并非老少皆宜的题材，热衷于此类电影的往往是一些年轻的男性，此类人群性格富于冒险精神，好奇心较重，喜欢寻求感官的刺激。《普罗米修斯》这部电影剧情成功的一个关键因素就是很好把握住了这对理性与情感的平衡点，让整个剧情紧紧吸引住了观众的心，从而又一次缔造了一个史诗般的场景，成为一部近年来不可多见的优秀科幻电影。

一、回归现实使幻想更具有真实感和可信度

新的世纪生活的人类，生活并没有因为科技的进步而脱离困惑，反而因为许多的现实问题而变得纠结不堪。人们讨厌虚无缥缈、不堪一击的梦幻，所以不切实际的科幻题材电影并没有完全赢得观众，常备冠以骗人的伎俩而并不被人们接受。而在《普罗米修斯》这部电影中，并没有完全脱离现实，漫无边际的幻想，反倒关注现代科学研究变革的前沿方向，让影片显得更加真实可信。

（一）对空间技术的依托

这部影片依托现实社会人类在空间技术方面的成就，衍生出高科技的虚拟场面，令人叹为观止。影片中首先借用了美国宇航局向外太空发射旅行者号飞行器的历史事件，并用全息技术呈现了飞行器所携带的地球上的事物，希望有一天能让外星生命看到地球的景象。星际飞船用普罗米修斯这一为人类带来光明的泰坦族神灵的名字命名，透着人类对于这艘飞船所寄托的希望和憧憬。

（二）对生物及医学技术的依托

电影还对一些先进的生物技术和医学科技进行了大胆的演绎，也让观众大开眼界。让人惊叹的莫过于那张没有医生的带有玻璃罩的全自动手术台，影片女主角孕育怪胎，利用这台机器通过电脑程控完成了从检验诊断到手术自动完成的无人剖腹产手术。同时，影片当中还提到了DNA生物技术，通过对外星人细胞DNA的提取并与之比对，最终得出了外星肌肉人是地球人祖先的推断，将外星之旅讲得顺理成章。仔细回味这些情节，很多技术其实早已经产生，并非漫天空谈。

（三）全息技术上演重头戏

此外，最令人称道的是影片大量呈现的数字化虚拟成像技术的运用，利用干涉及衍射原理进行三维成像，为我们展现了全息投影技术先进的用途和广阔的前景。电影里展现了利用袖珍探测器探山洞的情境，并直接将信号传输给飞船，再进行三维全息成像，为我们展现了一个数字虚拟的山洞影像。

二、被妖巫化的科学探险，赋予神秘浪漫色彩

科幻电影只有理性的现实主义的编排或可增加真实感及可信度，但不会出现跌宕起伏、波澜壮阔的艺术作品，因此，斯科特将神话、巫术、宗教等一系列神秘不可知的力量赋予了人类的太空科学探索，成就了这部科幻巨著。在斯科特的科幻世界里，神学和科学从一对矛盾体转变为互相依存的共同体。

（一）对于古老话题的重提

这部电影开始之初就把主题定位在“人类起源”这一从人类诞生之日便困惑已久的根本问题上，展开颠覆性的猜想，抑或是一种解构主义的拼接，将人类的诞生与外星生物联系在一起。这一拼接颠覆了达尔文数个世纪关于人类起源问题的定论，并成功从开场之初就抓住了观众的好奇心。为了自圆其说，摘掉荒诞不稽的帽子，斯科特将地球各古老文明对于宇宙天体描绘的洞穴壁画作为佐证，以加强这一猜想的联系性和可信度，同时渲染一种古老神秘未知的气氛。这种颠覆正是圣教徒们所愿意看到的，开场外星人头戴黑帽，形象就已经类似于中世纪教徒了，可见斯科特的思维在科学和神学之间游走。情节的曲折及画面的震撼逐渐引导人们的思维，甚至让人们忘了自己的真正起源。

（二）被妖巫化的外星科技

以往科幻题材影片中外星人都是拥有超前科技而且异常强大，诸如《变形金刚》或《洛杉矶之战》那些影片描述的一样。面对外星科技超强的科技，地球人就如同古老的印第安部落一样愚昧落后。而本片却将外星科技赋予妖巫色彩，而变得神秘莫测。如外星飞船形状犹如指环或项圈一般象征着一种神秘而古老的标志或徽章，外星人的基地也并非看似科技含量极强的飞船舱体，而是幽暗的山洞，还有外星人的飞船的操作系统并非复杂的数不过来的操作按键，而是用手感应的一个个卵形的物体，在操作完成之后便出现了全息的星系图。

三、影片情节结构中理性与情感的互相融合

（一）严整的叙事过程，充满逻辑性

1.完整的故事情节

这部外星探险电影拥有完整的故事情节，剧作交代了整个故事的起因、过程、和结尾，以意志冲突推动情节层层展开，一步一步往前递进手法使得各种矛盾尖锐化甚至是极端化，让观众承受着惊险的感官刺激和虐心的好奇，直至影片的结束。整个情节呈现线性的延伸，完整而合理。各段落之间环环相扣，逐步推进，同时各部分又相对完整自成体系，呈现多个的矛盾激化之处，形成希勒所说的一系列的“小型霹雳”，紧张激烈并曲折有致地将整个大矛盾推向。

2.严整的段落布局

本片的情节采用理性的推理递进式架构，紧张曲折但却并不显荒诞，段落之间关系显得非常合乎逻辑，形成相互依存的整体，失去任何一个片段，故事情节都难于再进行下去。从整个电影全局来说，为什么人类会耗尽心机甚至不惜性命也要到达外星球寻根溯源，故事的开局便交代原因，那就是人类本身的欲望。导致科学家外星探险的其中最直接的因素就是他们的雇主皮特·韦兰为了延续个人的生命不惜牺牲他人而组织的太空冒险。不仅全局因果呼应，每个小的部分也互为因果，环环相套，而且情节发展前面的段落往往是后面段落的结果，逐步往后才找到了问题的原因。比如人类在苏格兰山洞看到了奇异的人形壁画，然后到了外星球去寻找生命，提取外星人的DNA样本与人类进行比对时才发现原来壁画中描绘的外星人是人类的创造者。然后外星祖先要毁灭人类，女科学家带着疑问又进行了新的探险，情节安排如此紧密，一气呵成。特别是异形寻找寄主逐渐衍变诞生的过程描写得更是非常严密，惟妙惟肖。这个情节附着在电影的主线中进行演化，一步步引导观众心理迈向那个令人意想不到的结果。这不仅是导演斯科特将异形这一形象的诞生在这部电影中做了严密的交代，甚至将其统一在他的《异形》电影系列中，使《异形》系列不停延续，更加深入人心。

3.顺时性的叙事进程

影片按照严格的时空顺序，安排和组织故事情节。开篇就出现了一个类似于长篇小说中楔子的片段，人类的创造者拿起一杯黑色物质一饮而尽，然后毁灭于江河中。起初看似非常难于理解，但看过整个片子后会明白此处在影片中所要表现的真正意图，整部影片都是围绕这个片段而展开。而后就出现了地球人对外星祖先的探访，发现外星人要毁灭地球时，与外星飞船同归于尽。整部电影故事情节紧凑，较少使用插叙及闪回，极大保证了影片的连贯性。

（二）情节加强情感控制

1.由意志冲突引申的社会冲突

剧情的矛盾正如布伦退尔所强调的戏剧中的意志冲突，即人的意志与神秘力量和自然力量之间的冲突。同时，本剧所表现出的意志冲突也映射了人类社会本身各种不可避免的复杂矛盾，片中万劫不复的灾难性后果无形中引发观众内心对现实社会的联想，自觉不自觉地思考现实事物本真面貌及深层内涵。这其中最大的矛盾莫过于人类的生死，科技即使到今天如此发达，疾病及衰老还有很多未知都是不可征服的，在本片中针对这一主题引发了人类的太空探索，寄希望于浩渺的宇宙。女主角肖博士承载了这一希望，在闪回中，机器人大卫解读了肖的内心深处，生死在人小的时候便是萦绕在脑海里无法拭去的疑惑。在一连串的冲突中，矛盾不断被激化，让人们惊骇、绝望，而探索不愿停息的脚步，又给予黑暗中的灵魂一丝希望。所以才出现结局中的那一幕，屡遭磨难的女主角没有选择回家，而是继续向深层挖掘矛盾的缘由，某种程度上又变成为人类本性的必然归宿。

2.情节的流动中的阻抑

情节如同一部宏大的交响史诗，在递进的流动中设置了众多矛盾冲突形成阻抑，继而导演都设计其走向惨烈的激化，以呈现灾难性的后果，让观众看了触目惊心，以期待解决的办法和最终的出路。这其中女主角肖成为观众思绪的引导者和希望的寄托者，她的生存及安危便牵动着每一个观众的心。

3.气氛的渲染及场面的真实感引人入胜

生死轮回这一永恒主题的出现，加上妖巫化的细节设置，让观众内心承受着巨大的压力。开篇情节设置使整部影片就笼罩着死亡气息，让观影者如临大敌，之后便是所有参与者的死亡过程，灾难性的场面让人窒息。整部电影再运用高科技的制作技术，让画面真实感倍增，表现细腻，像观众自己参与其中一样。

（三）对观众心理的引导

1.发挥观影者的主观能动性

影片情节中多处出现了人物动机不易被解读的情况，只有通过发挥观众的主观能动性去联系去思考，才能找到与行进主线的关联。比如影片开端人类创造者为何自尽，似乎与整部影片关系不大，但感觉又是精心设计了的情节，只有通过认真思考之后才会发现其中的因果关系。又如开头片中老者全息影像的出现让人们相信这是场伟大的科学探险，当人们逐渐淡忘老者直到片中时其重新现身，人们忆起开头情景及话语，才恍然大悟这是为了达到个人私欲而进行的死亡之旅。

2.诡异化处理及悬念的设置，引发好奇心

影片在很多场景和细节上都进行了诡异化的处理，甚至某些地方还带有惊悚的气氛。这些都让观众心里承受着一定的压迫感，希望能快点找到答案。同时，很多地方设置悬念，如结尾女主角问大卫：“为何人类的创造者会毁灭人类？”此处抛出的疑问让探险没有结果，悬而未决，这种“留白”的结局更能引发观众深思。

3.对灾难创作态度的漠然，引发观众对现实的思考与感叹

灾难性的后果都源于人类的欲望，影片在创作上以淡漠的态度诉说着人类外星探险所经历的种种磨难，引发观众的共鸣。这里没有感情，只有欲望，所以黑人舰长孤独地摆弄乐器时才会说道：“既然所爱的人不在身边，不如爱身边的人。”连片中两个最纯良的灵魂，在偷吃了禁果后也孕育了“怪胎”。 越是这样淡然的没有任何希望的态度，越是衬托了灾难的残酷性。继而引发观众对灾难的慨叹与无奈，同时思考在现实社会中生存的方式与价值。

四、结语

科幻电影也是电影艺术中的一个重要组成部分，它的情节和制作所涉及的高科技含量是一把双刃剑，往往让人拍案称奇的同时其真实性、情感性方面也饱受质疑，不容易被所有人群认可。《普罗米修斯》这部电影从构思或电影结构上以及艺术效果上都力求将理性与情感完美结合，让观众在惊叹各种震撼视听效果的同时，也感受到了电影带给大家的情感世界，引发观众的深刻思考。

[参考文献]

[1] 约翰 S道格拉斯，格林 P哈登.技术的艺术 影视制作的美学途径 [M].北京：北京广播学院出版社，2004.

篇11

中图分类号：F426.86

文献标志码：A

A Brief Review and Prospect of Emerging Technologies in Clothing Retail Terminal

Abstract： The development of technology has been driving the retail revolution. With the great demand on online retail market and the changes in consumer behavior， more and more emerging technologies are applied to the retail terminal. This paper outlined the emerging technologies， and analyzed the application prospect about these technologies in clothing retail terminal.

Key words： clothing retail terminal； virtual technology； big data； cloud computing

近年来，随着网上消费需求的爆发式增长，服装消费习惯正在发生巨大的变化，服装零售终端也正在经历新一轮变革。其中，技术的发展也是推动零售业变革的重要力量之一。销售模式的变化为技术的发展提供了创新土壤，先进的技术也使精明的零售商发现有机会在销售终端做出新花样来吸引顾客，提升客户体验，促进产品销售。

国际多家权威机构都在密切跟踪可应用于未来生活的新兴科技，其中以下新兴技术未来可能会成为推动服装销售终端发展的重要力量。

1HTML5技术

HTML5技术是标准通用标记语言（万维网的核心语言）下的一个应用超文本标记语言（HTML）的第5次重大修改。基于HTML5开发的网页APP拥有更短的启动时间，更快的联网速度，为用户提供更快速的网页体验，同时为网页应用开发者们提供了更多功能上的优化选择，带来了更多体验功能的优势。未来，基于HTML5技术网页将呈现出更多的风格和更强的效果，用户将会惊叹于浏览器中所呈现的惊人视觉效果。同时，由于支持网页端的视频、音频等多媒体功能，更优化的在线交流也将得到实现。

2VRML虚拟现实建模语言技术

VRML是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构的三维世界的场景建模语言，具有平台无关性。在国外VRML已经广泛应用于生活、生产、科研教学、商务甚至军事等各种领域。VRML带来了一个全新的三维世界，让网上店铺不再仅仅停留在平面上，它使这个虚拟的世界动了起来，而且它还可以按照消费者的意志动。它改变了互联网上单调、交互性差的弱点，将人的行为作为浏览的主题，所有的表现都随操作者行为的改变而改变。VRML可以将平面的网上店铺改编成三维，让消费者可以在里面自由地遨游。

3三维激光点云测绘技术和全景地图技术

三维激光点云测绘技术，又称实景复制技术，能提供扫描物体表面的三维点云数据。全景地图技术是运用数码相机对现有场景进行多角度环视拍摄后，利用计算机进行后期缝合，并加载播放程序来完成三维虚拟展示。

与三维激光点云测绘技术相结合将为顾客带来更好的视觉体验。运用三维激光点云技术可先对线下实体商铺进行实景测绘录入，然后运用全景地图技术对收集图片进行后期缝合，在互联网上进行展示。这与虚拟的三维效果是完全不同的，该效果的应用更具真实感。未来，对于那些在线上、线下都有店铺运营的企业或品牌，这两项技术的运用会带给消费者全新的体验。

4虚拟试衣技术

虚拟试衣技术能实现在静态人体模型上设计衣服的款式以及模拟衣服附着在虚拟角色动画上的着装效果。它是应用虚拟的3D模特匹配虚拟服装，得到服装试穿的观看效果。但是它不能实时展示衣物的物理属性，如褶皱、悬垂及与人体碰撞的互动效果。模特无法与操作用户进行实时交互。

2014年12月，京东与英特尔共同建立“京东英特尔联合创新实验室”，将虚拟试衣技术融于网上店铺，用于提升用户体验。用户通过配有3D摄像头的设备创建人体3D模型，同时京东根据衣服、裤子等服饰的数据信息，将其转化成3D模型的物品，然后，用户便可以依据体型的大小模仿穿衣的效果，因此能够为用户带来更直观的试衣感受。3D虚拟试衣技术比较成熟，人们的关注度也比较高，目前开始尝试应用于服装公司的产品设计阶段或网上商店的展示中，预计在不久的未来就会在网上商店得到广泛的应用。

5体感试衣镜技术

3D体感试衣镜技术将人体感应技术和网络数字显示技术结合，由试衣终端、内容管理服务器与互联网管理三部分组成。使用者站在屏幕前，只需通过手势凌空控制即可实现衣物试穿的交互体验。除多款服装选择外还具有高清拍照分享等功能，为消费者带来更好的试穿体验。当然，实现它需要具备一定的物理设备、场地和网络条件。

虚拟试衣技术与体感试衣镜技术虽同为试衣技术，但两者仍存在区别。虚拟试衣在网上商店中需通过虚拟模特和服装，模拟动画实现试穿，用户无法与衣物进行直接交互，在服装物理性上也不能做到很好展示。而体感试衣镜主要可应用在实体店铺中，通过这一技术使得试衣环节变得更加方便快捷，还可以通过移动终端实时分享。体感试衣镜如用在用户访问网上商店时，则对用户端的设备有很大要求，例如需有人体感应装置、摄像头等设备。

6全息影像技术

全息摄影术主要应用于形貌测量、变形测量、粒子场测试、数字全息显微、防伪、三维图像识别、医学诊断等许多领域。它在空间显示真实的3D立体影像。用户不需要佩戴立体眼镜或其他任何的辅助设备，就可以在不同的角度裸眼观看立体影像。这项技术在媒体报道、商业橱窗展示和商品展示等领域，将充分发挥其立体影像显示的优势，带给消费者一种全新的立体体验。同时，其逼真的三维显示及五彩缤纷的图像也可以用在产品包装上。

7大数据技术

大数据是近两年的热门技术，它不仅用来描述大量的数据，还涵盖了处理数据的速度。通过物联网、云计算、移动互联网、车联网、手机、平板电脑、PC以及遍布地球各个角落的各种各样的传感器而来的大数据，可划分到大数据技术、大数据工程、大数据科学和大数据应用等领域。大数据技术未来将广泛应用在销售终端的运营和日常维护与管理中。这些工作包括产品管理、消费需求的整理分析、市场策划和推广、搜索引擎的数据跟踪分析及客户服务等，未来都离不开大数据技术。

8云计算技术

云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。应用包括云物联、云安全、云存储、云游戏、云计算与大数据。数据隐私和安全性问题，网络传输问题，用户的使用习惯和缺乏统一的技术标准是该技术发展的主要限制。

云计算技术和大数据技术相结合的强大效果可应用于销售终端的两大领域中。其一是针对消费者提供更智能的服务，如在综合型大网络商店的搜索引擎中可以快速优质地为顾客在众多历史产品中筛选出目标产品，也可以通过移动终端随时向消费者推送及时准确的信息。其二是后台管理上，根据销售记录分析或搜索引擎的数据跟踪分析，可为商家预测市场发展趋势，从而更有针对性地为不同客户提供个性化产品服务，获得更大市场和利润。

9结语

篇12

作者简介：熊翠秀（1980-），女，彝族，云南大理人，湖南城市学院通信与电子工程学院，讲师；徐兰云（1965-），女，湖南益阳人，湖南城市学院通信与电子工程学院，高级实验师。（湖南 益阳 413000）

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0099-03

“全息照相”通过物光与参考光相干叠加形成干涉条纹，该干涉条纹记录了物光波前上各点的全部信息（包括振幅和相位），因此能再现与原物一致的三维立体图，并具有可分割性。[1]由于“全息照相”技术的特殊性，自1960年第一台激光器问世以来，全息技术得到了迅速发展，在医学、干涉计量、科研、影视、[2-4]商品防伪标签、身份证的防伪及钱的防伪等方面均有广泛的应用。

鉴于“全息照相”技术的应用价值，笔者本着提高学生创新能力，普及生活常识进行素质教育的目的，对“全息照相”实验的开设模式进行探讨，这也是湖南城市学院目前正在尝试的开设模式。

一、传统开设模式的不足

“全息照相”实验是物理学专业“光学”课程必开的实验，一般情况下只开设基本的暗室激光全息。实验过程包括调整光路、曝光、显影、水洗、停影、水洗、定影、水洗、漂白及水洗等一系列环节，对每个环节都有严格的要求，整个过程很繁琐，所需要的时间也比较长，成功率很低。由于实验难度较大，一般情况下给物理学专业开设4个学时。由于中间某个环节出错都有可能导致整个实验失败，因此即使学生认真做了实验都有可能实验不成功，再加上学生第一次接触该实验，对各个环节的时间把握不当，有可能一大组的所有学生都没有拍摄成功，导致学生对该项技术及指导教师的技术水平产生怀疑，同时也不可能激发学生的学习兴趣。

对于非物理学专业的理工科学生来说，“大学物理”是公共课，由于受到课时的限制，一般《大学物理》教材中没涉及到“全息照相”技术，[5]或只是以小字的形式出现在阅读材料中。[6]故湖南城市学院也没有开设相关的实验，学生对“全息照相”技术的认识完全是一片空白，对日常生活中的相应应用也知之甚少。

二、“全息照相”实验对工科学生开放的开设模式探讨与实践

1.“全息照相”实验对工科学生开放的内涵

素质教育强调要全面提高受教育者各个方面的素质，并注重受教育者的思想道德品质、身心健康和创新能力的培养等，是与传统的应试教育相对应的新时期主流教育方式。[7]学校必修的公共课和专业课的课堂教育主要传授基础知识与专业知识，虽然是素质教育，但始终离不开各种考试，因此很多学生以考试及格为目的。为了落实素质教育的职责，提高学生的综合素质和培养学生的创新能力及动手能力，各学校都分别提出了开放性实验室的举措，具体做法大致都是在正常上班的时间内向学生开放实验室，学生可以根据自己的爱好和兴趣进行课程规定之外的实验。[8，9]为了进一步落实素质教育的职责，除了普通意义上的开放性实验室之外，湖南城市学院提出了实验室开放项目的举措，且已执行两年。

由于“全息照相”实验所需时间较长，以及实验室能容纳的学生数有限，因此公共课和选修课都没有涉及该实验。但全息技术在现实生活中有广泛的应用，因此，湖南城市学院以实验室开放项目的方式对非物理学理工科专业的部分学生开放了“全息照相”实验，目的是实施素质教育，提高学生的综合素质。该部分学生掌握了日常生活中的一些相关的防伪技术后又可以向不同的人传达该技术，从而可以使更多的人掌握相关的防伪技术，也就达到了素质教育的目的。

2.基于素质教育的“全息照相”实验开设模式的实践

（1）指导教师申报与立项阶段。与“全息技术”相关的实验都需要一定的耗材，而由学生自己出钱买耗材则会为学生带来经济负担，也就不可能开展相应的实验。每年下半年，湖南城市学院组织教师申报实验室开放项目，指导教师根据自己的实验教学经验、实验室现有条件和学生的基础申报实验室开放项目。学校根据经费预算和实验的难易程度配备一定的经费，以保证实验室开放项目得以顺利开展。

（2）学生报名阶段。实验室开放项目立项之后，指导教师根据申报书中所写的招收对象，在相应专业的班级介绍与该实验相关的基础知识和日常生活中的具体应用，以激发学生的学习兴趣；介绍实验所需的时间和时间安排，让学生结合自己的实际情况自愿报名。

（3）学生具体实验阶段。学生自愿报名后，根据指导教师的实验时间安排，学生进实验室。首先，指导教师简单讲解“全息照相”技术的基本原理和对实验的基本要求；其次，指导教师详细介绍“全息技术”在日常生活中的具体应用（如防伪商标、身份证的防伪标签、钱的防伪标志及全息影像等），以及具体的制作方法；最后，以学生为主、教师为辅，设计出具体的实验方案。在不同的环境温度下由学生分小组完成激光全息和白光全息的单次曝光与重复曝光实验。分析实验结果，总结出不同环境温度下各个环节的比较合理的时间。

三、基于素质教育的“全息照相”实验开设模式的质量监控和成绩评价

对“全息照相”实验开放模式进行质量监控和成绩评价，一方面是为了确保实验室开放项目的顺利开展，保障素质教育的实施；另一方面是为了保护实验室的实验仪器，从学生实验方案的设计、学生实验过程、实验结果的分析再到实验报告的书写进行全程跟踪指导和实时质量监控。对整个项目从以下三方面进行质量监控和评价实验室开放项目的质量，即优化实验方案、规范指导过程和创新成绩评价体系。

1.优化实验方案

指导教师布置了实验内容后，学生通过相关书籍和网络查询资料，自行设计具体的实验方案。学生把已设计的实验方案交给指导教师，指导教师从以下三方面对学生的实验方案进行审核：一是现有的实验条件能否满足实验方案的需求。如果实验条件不具备，要把实验方案进行适当修改，直到湖南城市学院现有的实验条件能满足学生的实验方案。二是实验方案是否能起到普及日常生活常识，即达到素质教育的目的。三是实验方案对学生来说难度是否适当。由于是课余时间的实验室开放项目，如果难度太大，一方面学生不能顺利的独立完成，另一方面所需要的时间太长，则会影响学生对其他课程的学习。满足以上实验方案，既能保证学生在现有实验条件下顺利完成相关实验，又能起到普及日常生活常识进行素质教育的目的。

2.规范指导过程

为了有效地对实验室开放项目进行质量监控，从实验方案的设计、实验的操作环节到实验研究报告的书写都要进行严格的监控，具体就是要提供一些具体的过程材料，且过程材料以表格的形式提供。

（1）实验方案的设计过程。首先，通过网上查阅文献及阅读相关的书籍，学生画出所设计实验方案的光路图、列写所需的实验仪器、冲洗药水及相应的每个实验环节所需的时间。其次，指导教师提供实验室现有的实验仪器和相应的冲洗药品。结合指导教师提供的信息和学生自己设计的实验方案再次修改实验方案。所有材料都以表格的形式提供，以备以后参考和结题时提供过程材料。

（2）实验过程。指导教师不参与实验的操作过程，但对整个实验过程进行全程跟踪指导，实时记录学生操作过程中出现的各种实验现象，以便及时指出学生不当的操作方式，尽量使实验成功，如果实验不成功，学生对“全息技术”产生怀疑，也就不可能达到教学目的。此外，也可以让学生及时记录实验现象，指导学生分析实验成败的原因。

（3）学生书写实验报告的过程。实验结束后，书写实验报告是实验课的必须要求，是对实验课教学的书面考查。书写实验报告的过程能够培养学生实事求是的科学态度和作风，帮助他们树立学术意识，锻炼语言表达能力，有利于他们将来总结研究资料，撰写科技论文等等。[10]对于实验室开放项目，虽然不是必修的实验课程或课程实验，但仍然要书写实验报告，以便考查该项目的教学目的达到与否。另外，也方便指导教师对学生的实验给出更合理的评价。对于该实验室开放项目“全息照相”实验，笔者认为实验报告的形式和平时学生的课程实验或实验课程的报告大致一致，但内容的侧重点不同。本次学生书写的实验报告应包含：实验目的；实验原理；实验仪器；实验药品；实验方法及步骤；实验数据记录及数据分析（数据分析是本次实验报告的重点之一）；误差分析及问题讨论（误差分析是本次实验报告的重点之二，主要分析本次实验成功、失败或实验结果不太理想的原因及改进的措施，问题讨论可以分析一些具体的应用实例）。实验操作过程允许不成功，只要“实验数据分析”和“误差分析及问题讨论”两部分写好了，就达到了普及日常生活常识，进行素质教育的目的，也就达到了教学目的。

3.创新成绩评价体系

实验室开放项目“全息照相”实验的教学目标是素质教育，一方面培养受教育者的创新能力和动手能力，另一方面培养受教育者的认识水平，普及日常生活常识，而不是以传统的考试通过为目标。因此，成绩评价方式也要体现教学目的的两方面。笔者将本次实验室开放项目“全息照相”实验的成绩分为实验操作成绩和实验报告成绩两部分，且比例为70%和30%，把两部分成绩按该比例折合为总评成绩。实验操作成绩综合体现了两方面的教学目的，而实验报告成绩则体现第二方面的教学目的。

其中，实验操作成绩是对实验过程的评价，采用“表现性评价”方式。[11]该评价方式注重对学习过程的评价，包括学生实验方案的设计、实验仪器的合理选择、实验操作（包括光路的调整、曝光及冲洗等环节）和根据实验事实调整实验方案的能力等。笔者在本实验室开放项目中招收了8名学生，分2批做实验，每批4名学生，因此可以保证指导教师对每位学生的实验过程全程跟踪进行实时“表现性”评价。由于笔者在本实验过程中采用“表现性”评价方式，加上该实验过程比较繁琐，因此允许实验不成功。具体做法是：在不成功的情况下首先看学生的态度，学生认真对待从设计实验方案到最后整理实验仪器的每个环节，虽实验结果不理想，但学生认真分析了不理想的原因，且分析了原因之后调整各个环节再重新进行实验，实验结果有所改善，则达到了教学目的，因此也对其实验操作给予很好的评价成绩。

对于实验报告，一方面实验报告是学生对实验（实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法及步骤、数据记录及数据处理和实验误差分析及问题讨论）内容和实验各个环节的一个汇总，[12]是对实验的总结。[13]另一方面实验报告又可以提升学生的认知水平。实验过程中可能会出现一系列预想不到的现象，写实验报告的过程中会对实验现象进行一一分析，对实验现象给出合理的解释，因此书写实验报告是学生提高认知水平的有效环节，是完成实验过程后必须的一项任务。结合该实验的特点和该实验室开放项目的教学目的，笔者对本次实验报告的成绩评定的具体做法是：在实验报告的各项内容完整的情况下，重点看“实验数据分析”和“实验误差分析及问题讨论”两部分。不管实验操作的结果如何，只要这两部分分析到位，则会对该份实验报告给予很好的评价成绩。

四、教学效果

1.基本情况

通过教师申报和立项，学生自愿报名的方式，实验室开放项目“全息照相”实验共招收了8名电子信息工程专业的学生，分2批，每批4名学生，每2名学生组成1个小组。其具体的实验内容是对激光全息和白光全息进行单次与重复曝光实验，其中激光全息的单次和重复曝光实验已完成，白光全息的相关实验将在下半年进行。

2.实验结果

首先由第一批的4个学生在白天进行激光全息的单次曝光实验，2个小组都没拍摄成功。学生结合实验过程分析原因，排除了实验过程出错的可能性，最后检查实验室发现实验室的门有微小的缝隙，此外，玻璃窗的遮光纸有多处破裂的地方，初步判断是因为漏光导致实验失败。于是把实验调整到晚上，测量室温之后，也重新调整了曝光、显影及定影所用的时间。在室温21℃下，曝光、显影和定影的时间分别用25s、4min和8min，成功拍摄了激光全息的单次曝光全息图，很清晰的再现了被拍摄物。在相同的室温下用单次曝光所用的各环节的时间制作了激光全息重复曝光的全息图，对每块干板曝光2次，第一块干板在拍摄过程中不小心动了参考光，导致只有一次成功曝光，第二块干板从两个不同方向成功曝了2次光。经过冲洗之后，第一块干板再现了一个三维小物，而第二块干板再现了两个三维小物。一个星期后，第二批学生进行激光全息的单次和重复曝光实验，其室温为17℃。在该室温下，曝光、显影和定影的时间分别取27s、4min和9min，成功制作了激光全息的单次曝光全息图。对于重复曝光实验，2个小组的学生都出现了相同的失误，即曝光之前不小心动了参考光，导致参考光没有投射到干板上，再次调整了参考光之后，又进行了1次曝光。因此重复曝光的干板都只再现了1个三维小物。

由于时间有限，湖南城市学院指导教师在“光学实验”的“全息照相”实验中一直没有涉及重复曝光，学生对书上的提法一直持怀疑态度，直到本次实验室开放项目成功制作了重复曝光的全息图之后才真正信服，这对教师和学生来说都是对知识的一种升华。

五、总结

本文以培养学生创新能力和动手能力，提高学生的认知水平，普及日常生活常识，提高学生的综合素质为目的，尝试对“全息照相”实验进行开设模式的探讨和改革，通过扩充实验教学内容、改进实验教学方法和采取“表现性”的实验过程评价方式，有效激发了学生思考问题的兴趣，进一步提高了学生发现问题和解决问题的能力，达到了良好的教学效果。

参考文献：

[1]梁小育.全息照相技术的应用[J].硅谷，2013，（4）：75-77.

[2]傅振堂，李晔.全息照相技术及其军用前景[J].武警工程学院学报，2000，16（4）：39-40.

[2]胡萍.全息照相的研究与应用[J].大学物理实验，2004，17（2）：22-24.

[3]梁小育.全息照相技术的应用[J].硅谷，2013，（4）：75-77.

[5]陈曙光.大学物理学[M].长沙：湖南大学出版社，2013.

[6]赵金芳.大学物理[M].北京：北京邮电大学出版社，2008.

[7]张鑫.探讨素质教育视野下的教师工作[J].科技创新导报，2012，（26）：232.

[8]关惠铭，刘海昌.对开放性实验室和开放性实验教学模式的思考[J].科技资讯，2007，（24）：93-94.

[9]熊芳，刘甫.开放性实验室培养创新人才的实践与研究[J].中国科技信息，2013，（1）：144.

[10]肖洪祥，杨志清，雷亚平.谈电子技术综合实验的实验报告书写方法及模式[J].教育教学论坛，2011，（21）：112-113.

篇13

科学家称，人类在未来20年将实现“长生不老”的梦想。

不久前，俄罗斯媒体大亨德米特里・伊茨科夫对外披露，他将实施一个名为“俄罗斯2045”的惊人计划。该计划也被称作“阿凡达计划”，其目的是通过先进的科学技术延长人的生命，直至实现“不死之身”。据说该计划目前已获俄罗斯科学教育部大力支持，已有5000多名科研人员和志愿者报名参加。

“俄罗斯2045”的设想源自于2002年上映的好莱坞科幻大片《时间机器》。这部影片讲述，青年工程师亚历山大乘坐自己制造的时光机器来到80万年后的地球，发现在经历了月球破碎、冰河时期等大浩劫后，地球已经发生了翻天覆地的变化，人类也已经分化成了生活在地面上和地底下的两个种族，人类的科技几乎消失殆尽。不过，亚历山大在一个山谷里遇到了全息“虚拟人”沃克斯。“他”看起来和真人一模一样，拥有人类的感情和记忆，但实际上却是一个靠核能驱动的大型数据库。亚历山大曾经在21世纪的纽约图书馆见过沃克斯。也就是说，沃克斯目睹了几十万年中人类的毁灭和重生，堪称“永生之人”。

“俄罗斯2045”将分四个阶段进行：第一阶段（至2020年），打造出可以通过人脑进行遥控的机器人；第二阶段（至2025年），将已去世的人的大脑移植到机器人身上，让其生命在机器人身上得到延续；第三阶段（至2035年），研发出可以存储人的全部性格和记忆的“人造大脑”，当一个人去世后，可以继续他的生命；第四阶段（至2045年左右），最终打造出“虚拟人”，具有人类的思维、意识和感情，但没有肉体的全息影像，它将像《时间机器》中的沃克斯一样成为“永生之人”。

“俄罗斯2045”的终极目标是在2045年左右，实现将人类的思维移植到机器人上，由此打造人类的“不死之身”。而现年61岁的美国科学家雷蒙德・库兹威尔更是爆出惊人言论。他于2012年7月撰文说：在未来20年里，纳米技术将取代人体许多重要器官，科学家将实现“长生不老”的梦想。库兹威尔说：“我和其他许多科学家都相信，在未来20年左右时间里，我们将有能力对人类这款还属于‘石器时代’身体的‘软件’进行重新编程，以使我们停止衰老，甚至返老还童，纳米技术将确保我们一直活下去，直到永远。”

库兹威尔以成功预测多项发明的诞生而著名，他做过的其他重要预言还有：纳米机器人将取代血细胞，其工作效率将提高几千倍；未来25年里，我们在奥运会上可一口气跑完15分钟的短跑冲刺，可深潜4小时不用换气；对于心脏病患者来说，今后只要送到医生那里进行一个小手术就行了，纳米血细胞机器人可让他们继续生存下去；纳米技术将大大拓展我们的心智能力，我们将具有在几分钟之内就写出几本书的能力；如果我们想进入虚拟现实模式，纳米机器人将关闭我们的大脑信号，然后将我们带到想要去的任何地方；在我们的日常生活中，数字全息图可随时进入我们的大脑，为我们答疑解惑……

库兹威尔的这些预言乍听起来并不现实，但他指出，事实上，这些预言都基于以下事实：人类对基因技术和计算机技术的认识正在以几何级数的速度加速。他在其著名著作《奇点临近》中写道：技术水平上升一倍所需要的时间正在不断缩短。这是一条指数级增长曲线，当抵达一定的临界点后，技术水平的上升将呈现井喷式加速，原本需要20年才能达成的技术进步，将只需要10年、5年，然后是2.5年、0.75年即可实现，如此不断加速。他认为现在我们正处于这一临界点附近，我们即将迎来一轮急剧的技术进步加速阶段。

库兹威尔说：“我们可以期待一个全新的世界，在这个世界里人类变成了电子人，我们拥有人造的四肢和器官。”

人工组织替换生物学上的血肉之躯

医学研究的发展，在挽救生命的同时也给人类带来了延年益寿的希望。

如果上述两则消息让你觉得不可思议，那么建议你到一个地方去看看，或许你就会改变自己的看法。

那里是凯文・沃里克的办公室。沃里克是英国雷丁大学的控制论教授，被人称为“身体黑客”，以将传感器和射频芯片植入自己的身体而著名。在他的办公室里，你将看到几辆微型赛车――这些赛车是如此之小，即使当作你8岁时的生日礼物也会令你感到失望。不过，它们可不是普通的玩具车，当它们驰骋在老鼠的大脑里时，可以影响和操纵老鼠的大脑意识。在沃里克看来，未来人类的身体真的会变得不那么重要，身体不过就是大脑活动的工具而已，他甚至预测大脑本身也并非不可替代。

医学研究的前沿科技，从人工心脏到干细胞研究，在挽救生命的同时，也给我们带来了延年益寿、“永生不死”的希望。以下是医学研究领域的一些最新进展。

心脏的再生与康复

十年前，接受人工心脏移植的患者只能在医院里延续他们的生命。而如今，可装在背包里的6千克重的人工心脏泵取代了原先重达180千克的人工心脏泵，使得接受人工心脏移植手术的患者可以过上正常的生活。55岁的意大利人彼得罗・佐泽托，在接受心脏移植手术之前依靠SynCardia人工心脏维持生命的4年里，每天都能骑自行车和散步。一般来说，在患者死亡或获得捐助者的心脏之前，SynCardia心脏可为患者额外争取到12周的生命，而佐泽托则创下了4年的生存纪录。

新一代人工心脏也在开发之中。经过15年的动物试验和组件测试，法国生物技术公司Carmat于2012年开始进行Carmat人工心脏的人体临床试验。SynCardia人工心脏的跳动频率是固定的，每分钟125次，而Carmat人工心脏的跳动频率能够根据患者的血压等身体状况自动进行调节。根据设计，Carmat人工心脏可至少维持5年，最长的已使用了7年。科学家相信，人造心脏最终将能够完全模仿天然心脏瓣膜的行为。

尽管有了这些进步，人工心脏还远远不够完善。Carmat人工心脏的电池重量已从SynCardia人工心脏电池的6千克降低到了2千克，但仍需要每5小时更换一次，同时还需要将电缆穿过皮肤来提供动力。下一代Carmat人工心脏将使用燃料电池和无线动力。让人工心脏像真正的心脏一样完美，这一天也许离我们不太远了。

在心脏病发作病人的心脏再生和修复方面，干细胞研究也取得了进展。心脏病发作可造成高达40%心肌死亡，死亡的肌肉形成疤痕，往往导致患者最终因心律失常或心脏衰竭死亡。最新研究认为，干细胞可生长为任何其他类型人体组织，因此可利用干细胞的这一本领为患者修复患病的机体组织，比如修复心肌。当心脏病突然发作时，心脏干细胞大量死亡，剩余的干细胞数量太少，无法起到修复受损组织的作用，而通过将大量干细胞注入心脏，就能起到促进愈合过程的作用。

在最近的一项研究中，核磁共振成像扫描显示，接受干细胞治疗的心脏病发作病人都有了显著的疗效。疤痕减少了47%，在原先瘢痕所在的地方重新长出了健康的心肌组织。这是医学史上真正的治疗性器官再生的首个实例。

干细胞修复肾脏功能

每年有成千上万的患者受着肾功能衰竭的痛苦折磨。与心脏相比，肾脏的功能更为复杂，到目前为止，还没有办法制造出比肾透析机更小的人工肾脏。墨尔本莫纳什大学再生和干细胞实验室的沙龙・里卡多和她的研究小组正在进行肾干细胞研究，以期帮助患者修复肾脏功能。她说，“我们永远也不能制造出一个新的肾脏来，技术上的难度太大，修复是唯一的选择。”

他们可能已经找到了修复的途径――将生命时钟倒拨！他们不是从人类的胚胎干细胞开始，而是利用成熟的人类肾细胞，设法将它们倒退到胚胎状态。这样的细胞被称为诱导多能干细胞，具有与胚胎干细胞相似的特性，可以无限制地产生不同类型的细胞。里卡多说，“10年之内我们将在这一领域内迈出一大步。”

人造大脑的进展

如果说肾脏因为由26种不同类型细胞构成而显得相当复杂，那么大脑就更是一个科学难题了，成千上万的神经元缠结卷绕在一起，形成复杂、动态的“生物电脑”。澳大利亚再生医学研究所的卡斯林正带领一个研究小组，对斑马鱼的大脑神经网络图像进行研究，他们认为斑马鱼大脑的可塑性和再生能力比哺乳动物要强得多，他们希望能找出产生斑马鱼大脑强大再生能力的根本原因。卡斯林说，“我想知道斑马鱼是如何做到这些的，然后从斑马鱼大脑奥秘的启示中，找到适合人类的治疗方法。也许还有很长的路要走，但我相信，我们会从中学到很多东西。”

科学家还在实验室里建造人造大脑。研究人员已经开发出了人造脑组织，能够像人类大脑一样对一些化学物质作出响应。新开发的人造大脑模式将有助于许多神经退行性疾病的研究，如阿尔茨海默氏症。

完全人工化的平台

随着人类的生物学上的血肉之躯渐渐被人工组织和器官所替代，在遥远的未来，人类将不再依赖生物学上的大脑。这听起来很像是科幻小说里的情景，但却正是人类想要真正超越身体组织和器官的梦想。

英国牛津大学人类研究所主任、未来学家尼克・博斯特罗姆指出，如果人类想要实现永生的梦想，或者至少活得比现在更长，那就需要一个完全人工化的平台。他描述了实现“大脑模拟”的过程：将人类大脑切成非常薄的薄片（就像卡斯林所进行的斑马鱼大脑实验那样），放入机器内，以足够高的分辨率进行扫描，然后根据这些扫描图片重建大脑的三维神经网络。他说，“如果这种扫描还包括各部分神经的联接方式，并利用功能强大的计算机模拟大脑的运行过程，那么就有可能将有机组织大脑中的意识转移到计算机中，然后在足以以假乱真的人工大脑上运行。”

伦理学上的困惑

“永生不死”有望梦想成真，令人欢欣鼓舞，但我们也面临巨大的挑战。

如果科学家对人类未来的憧憬能够梦想成真，人类将最终能够活到200岁甚至1000岁。这令我们欢欣鼓舞。不过，以目前情况看，在这方面取得的成果也并不总是非常理想的。科学家仍然面临着巨大的挑战。1982年，巴尼・克拉克成为接受永久性人工心脏植入的第一名患者，从接受手术到死亡，在他生命的最后112天里，克拉克饱受惊厥、肾衰竭、呼吸障碍、意识模糊等的煎熬，最后痛苦地死去。第二个接受人工心脏移植的是威廉・施罗德，他在手术后存活了20个月，创下了人工心脏移植后存活期的最长纪录，但他一直处于昏迷之中。