浙江省嘉兴市第一中学浙江嘉兴314050
摘要：增强现实（AugmentedReality，简称AR）技术是一种实时地将虚拟世界与现实世界结合并互动的技术，在医疗、军事、娱乐等领域有诸多的应用。得益于人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI）技术的不断发展和人工智能软硬件的技术不断深化，增强现实技术的应用深度有了很大的提升。本文通过分析人工智能技术与增强现实技术，探究联合使用下二者应用技术趋势，谈论联合系统技术的应用领域与展望。
关键词：人工智能；增强现实；人机交互技术；智能教育；智能服务
1.引言
人工智能是综合神经学、脑科学、计算机科学及哲学等多学科交叉的一门研究智能的实质的综合性学科，其在自然语言处理、模式识别、图像处理等方面有着较多的应用。而增强现实技术是实时利用摄影机输入的现实图像，加上计算机的处理，将虚拟世界与现实世界结合的一种新兴技术。利用增强现实技术，用户可以更好地与虚拟世界进行互动，将现实生活与虚拟世界进行对接。
AI和AR正处于时代浪潮的最前沿，在生活中有着日益广泛的应用。而随着社会的发展，人们对于AI及AR技术的要求也水涨船高。如今，AI正在向实用化发展，AR也正向真实性和智能化迈步。通过AR技术给予人工智能以“实体”可以进一步增强AI的互动性和实用性；在原有AR技术的基础上，加强人工智能对光影的分析，可以进一步提高AR的真实性；AI对虚拟世界的改变将进一步提升AR的价值等，AI和AR的联合应用对于二者的继续发展或能起到积极的推动作用。
2.人工智能与增强现实概述
2.1人工智能概述
人工智能技术，是运用机器模仿及拓展人类智能的一种前沿科技。它诞生于20世纪中叶，发展于20世纪中后期，并在本世纪初逐步走向成熟。人工智能超强的可集成性为其带来了广阔的应用前景，能够与其他电子系统有机结合起来，并使系统得到跨越式进步的特性，是人工智能技术区别于其它前沿科技的重要特征。
2.2增强现实概述
增强现实技术，是一种将计算机产生的信息投影到现实世界，与真实世界中的场景相结合的技术。不同于虚拟现实技术所致力于营造的沉浸式全虚拟环境，增强现实所要创建的是一个建立在真实世界之上的虚实结合的世界。AR技术通过头盔显示器、AR眼镜、投影仪甚至是手机等设备，为用户提供一个实时变化的，虚拟信息与真实景物结合的混合场景。AR的目的正是通过该混合场景协助人们完成抽象事物的呈现或其他复杂工作。
2.3国内外发展现状
随着人工智能的发展，计算机变得更加智能化并在越来越多的领域替代和超越了人类。50、60年代，计算机能够证明定理。60、70年代，自然语言通信、专家系统相继出现。1997年，超级计算机“深蓝”战胜国际象棋世界冠军加里·卡斯帕罗夫。而2017年5月，谷歌人工智能AlphaGo击败围棋世界冠军柯洁，标志着人工智能达到新的高峰。同时，人工智能的应用领域也越来越广，自动驾驶、机器视觉、智能机器人等都是人工智能的应用。
增强现实技术近年来也发展迅速，它可以应用于人们所熟知的增强现实游戏，可以为购买家具的客户、维修和建设人员提供直观、准确的效果图，还可以将人们置身于特定场景之中，提升体验和教学的效果。
3.人工智能与增强现实的融合
3.1AI影响虚拟世界，提升AR价值
AR和VR的作用是将虚拟的世界投射到人们眼前，因此虚拟世界中的内容越丰富、越有价值，AR和VR的价值也就越高。而AI与虚拟世界的结合将使虚拟世界产生翻天覆地的变化，极大地丰富了虚拟世界的内容，同时也提升了AR的实用价值。
原先，虚拟世界中的NPC只能讲出固定的台词，做出固定的动作；而应用人工智能技术后，NPC们就可以如图灵等聊天机器人那样，对人们的语言或其他行为做出灵活反应了。同理，原先一套AR投影系统可能只能投影出固态的家具，或者是让投影出的人像讲出一串事先设计好的宣传语。而在引入AI技术后，这些投影将能够与人们实时互动，谈笑风生。这不仅能为人们带来更多的便利，还能创造现实的商业价值。
3.2AI对AR技术实现的促进
增强现实技术可以将虚拟信息投影到现实场景中，但由于现实场景中复杂的光源分布及其对阴影的影响，虚拟场景的真实性面临着巨大的挑战。这一问题是影响虚拟现实技术实现的基础性和根本性问题，而人工智能正为这一问题提供了完美的解决方案。研究人员们通常利用人工智能算法计算现实场景中光源的方向和强度,并将它集成到包含各种光源设备的增强现实系统中，来自动生成虚拟光源并逼真模拟现实光照，最终产生逼真的使用体验效果[1]。同时人工智能还可以通过计算使得虚拟的物象在其他方面更好地融入现实场景。
3.3AR技术对AI展现形式的革新与扩大
如今人工智能技术的发展虽如火如荼，但限于计算机这一载体和屏幕这一单一的展现形式，人工智能与人类的交流还存在着很大的障碍，距离实现人工智能与人类的自如互动还有很长的路要走，这也阻碍了人工智能走向应用化和实用化的进程。而将人工智能与增强现实系统相结合，可以革新与扩大人工智能的展现形式。依靠AR这一载体，AI将能够被“实在”地投影到现实中。令虚拟的AI拥有“实在”的躯体，这是解决人机交互的困难的可能方案。
4.AI和AR联合系统的具体应用
4.1AI和AR在教育领域的应用
最近几年，随着智能手机和可穿戴式信息设备的发展与推广，AR技术的教学可能性有了令人鼓舞的增加。AR本身能使抽象的事物具体化，加深学生对抽象概念和复杂空间构型的感受和体验[2]，而人工智能的加入可以增加AR的生动性和真实感，让虚拟世界变得可以反馈和控制。让学生通过模拟操纵增强学习和感受的效果。AI和AR的混合系统可以对学生行为进行实时的语音和视觉反馈，让学生感到身临其境。同时，AR能够将原来无法接触到的历史名人形象投映到课堂之中，而当这些人物在AI的帮助下与学生开始交流互动时，教学带入感和学生的积极性就会大大增强了。此外，AI和AR混合系统创造的环境具有相当的真实性，这让学生在虚拟世界中得到的锻炼，更为容易地移植到实际生活中来。
4.2AI和AR在智慧城市建设中的应用
随着城市的发展与生活水平的提高，城市中的各类公共服务设施和地铁等公共交通方式都不断增多，给人们带来了便利，但如何教会人们使用这些设施也成了难题。通过AI与AR技术我们可以在公共设施旁虚拟出虚拟人物助手，让它们回应使用者的疑问向使用者具体展示使用的方法。同时给各类公共服务设施配上卡通的讲解形象，还能增添城市生活的乐趣。在城市管理方面，利用自然语言交互技术和优化搜索算法的人工智能助手，还可以向城市管理者提供最优化的下一步的城市管理建议，帮助使用者达成城市管理目标[3]。
博物馆、展览馆也是城市的重要组成部分，它展现着城市的文化底蕴，为游客提供了解欣赏了解人类遗产和其他展览品的场所，同时为学生们提供了户外的“第二课堂”。在博物馆中，通过AI与AR可以创造出与展品相关的形象（如展品制造者或展品的卡通化身）承担起导游的工作为游客们进行讲解，同时运用基于人工智能的人机交互技术回答游客们的疑问，使原本死板枯燥的历史人物与人们互动起来[4]。在生物展览馆中，AIAR混合系统可以创造出栩栩如生，并且能与参观者实时互动的虚拟生物形象。大幅提升参观者的体验并加深参观者对不同生物的了解。
4.3AI和AR在服务业领域的应用
随着世界主要国家纷纷从工业化阶段过渡到高效益的综合发展阶段，第三产业产值迅速增长，各类服务行业的从业人员数量庞大。通过引入AI与AR技术可以减少服务行业的人力使用，降低运营成本。譬如，如今很多餐厅扫描二维码点餐的功能就是出于减少人力使用的目的。但与人工服务相比，扫描二维码点餐往往会存在无法向服务员询问菜品的具体情况，无法享受到人工服务的优质体验等问题。而通过AI、AR混合系统，我们可以让顾客通过AR眼镜与虚拟服务员问答，在得到回应的同时享受到满意的服务体验。同时，人工智能还可以记录和判断顾客的喜好，通过AR为顾客营造出心仪的就餐环境，让身在餐厅的顾客如同置身于草原进行野餐。
5.结论与展望
本文介绍了人工智能和增强现实的技术特点以及联合应用的意义，并对联合系统的应用做了展望。我们发现，增强现实技术会让我们的生活更加信息化和智能化，它在当前人工智能的大环境下将会有更加深入的发展，二者联合应用技术将带我们不仅仅是生活上的便利，更重要的是品质上的飞跃。但在其中，我们也发现了很多问题，比如当今人工智能技术发展还不够完善，智能语音识别系统等发展还不够充分，用户体验增强现实技术的同时还不能很好的与系统进行有效的互动，用户体验度还有待提升。在今后的发展中，我们将在已有的基础上不断完善，实现AI与AR技术碰撞带来的科技变革。
参考文献
[1]淼良.增强现实场景光源的实时检测方法和真实感渲染框架[J].计算机辅助设计与图形学学报,2006,18(8):1270-1275.
[2]周森,尹邦满.增强现实技术及其在教育领域的应用现状与发展机遇[J].电化教育研究,2017(3):86-93.
[3]张砚,肯特·蓝森.CityScope—可触交互界面、增强现实以及人工智能于城市决策平台之运用[J].时代建筑,2018.
[4]吕淘沙,汤汶,万韬阮,etal.增强现实交互技术在历史博物馆中的应用[J].西安工程大学学报,2015,29(6):728-732.