基于VR/AR技術的智能禁毒推送平臺設計

潘佳卉 孫序慧 袁媛

（中國刑事警察學院治安與禁毒學院 遼寧省沈陽市 110854）

1 引言

虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術是利用計算機模擬產生三維空間的虛擬世界，并模擬人在自然環境中的各種感知的高級人工技術；增強現實（Augmented Reality，AR）技術在虛擬現實技術的基礎上，疊加了真實世界的信息，使得虛擬信息與現實世界的信息在人的感覺空間同時存在，可以獲得與虛擬現實場景中不同的互動體驗。多地已經嘗試將VR 技術應用到禁毒宣傳教育中去，正進行著虛擬現實禁毒教育的相關研究工作，如內觀療法解毒項目、經顱磁刺激戒毒項目、虛擬現實毒癮評估與康復訓練系統等，這為科學戒毒、精準戒毒提供了科學的技術支撐。眾多禁毒教育場館也開設了虛擬現實專區，積極落實虛擬現實禁毒教育的相關工作。

然而，由于禁毒方面的理論指導并沒有及時跟進，產生了一系列教育結果偏離目標的問題。利用人工智能的方式可以將數據和不同模塊素材進行推理、運用CBR（Computer Build Report）系統智能決策出最接近教育對象所需教育目標場景，使得通過用戶前端調研匹配到的虛擬現實場景能夠更有效地表達期望知識點，有效避免了教育目標和虛擬現實場景設計帶來的教育結果之間的不對稱問題；此外，對于已有的禁毒信息情報源，采用RBR（Richard Burns Rally）系統對當前毒品現狀（事實）進行處理，展現情報產品，再運用VR/AR 技術轉化產品，在虛擬的數字化環境中通過人機交互，加強教育對象對于毒品相關信息的認知和記憶。

虛擬現實場景計劃采用虛幻4 引擎開發，依托其一流的渲染效果和用戶體驗，幫助教育對象實現在自然語義狀態下的深層次理解；通過宣傳教育內容的精細化分類，對整個系統進行相關算法研究和功能開發的理論研究。借助虛幻4 引擎工具實現相關虛擬現實內容，通過visual Studio 2015 的開發環境，對相關界面內容提出設計方案。

目前，我國禁毒宣傳教育仍然存在教育指向不精準、手段創新不多等問題，缺乏系統全面、針對不同教育對象的精準預防宣傳教育，不能適應新時代全面精準禁毒教育工作的實際要求，針對這也不足，本文開展相關研究工作。

2 VR/AR技術

VR/AR 技術設備不斷更新，系統設計也不斷創新。目前多地試水將VR 技術引入禁毒宣傳教育，使得教育對象主動參與毒品認知、直觀了解毒品相關知識，更有利于促進毒品防范意識的自我萌發。

2.1 VR/AR技術在禁毒領域的前沿應用

目前VR 技術在禁毒宣傳教育上的應用廣泛，主要包括：360度全方位展示現實相關毒品種類，真實呈現毒品樣式，通過多點觸摸查詢系統，可以將觸摸的毒品信息展示出來，學習者從而可以更為直觀、更為全面地了解毒品；動態擬真模擬吸毒后的不良反應，讓學習者更加真實地了解毒品危害；并根據人體不良反應和病變特征，制作相關模擬課程；展示如何在各種場所預防接觸毒品；通過VR 系統體驗種毒、制毒、販毒、吸毒等場景，科普毒品社會危害和法律知識；展示毒品對家庭帶來的危害等。

2.2 VR技術和AR技術的模塊組合設計

在智能禁毒推送平臺設計中，最重要的是如何通過教育對象的反饋使教育目的充分地通過VR/AR 技術表現出來，因此，需要對禁毒宣傳教育中各方面需要注意的問題進行分類，制作成相應的模塊使虛擬現實教育場景精準地適應巨大數量的目標對象人群。虛擬場景的設計同樣可以借助人工智能技術,將虛擬場景分為以下四個模塊，在不同模塊中創建素材。根據現場對教育對象的調查，有針對性地智能組合適合相應對象的虛擬現實教育場景。

2.2.1 劇情模塊

為滿足不同教育目標對象的不同教育需求、普及毒品在生產生活各方面的危害和影響，實現禁毒宣傳教育的精準化教育，設立多個虛擬現實教育的劇情腳本。例如：

（1）毒駕；

（2）毒販抓捕；

（3）吸毒后的家庭問題；

（4）毒品違法犯罪的法律后果等。

2.2.2 背景模塊

根據教育對象的教育目標以及教育對象所選定的劇情腳本，選擇虛擬現實場景的背景模塊。背景模塊的設計需要具有現實性，貼合大眾人群的生活景象。同時，可以根據不同地區的特征，設計符合當地特征或者毒品違法犯罪活動中常見的地點、場景，例如：

（1）以私家車為主場景；

（2）以城市街道或山地為主要場景；

圖1：智能禁毒推送平臺數據庫組成

圖2：智能禁毒推送平臺智能算法架構[3] [4]

（3）以客廳居室為主場景；

（4）以強制戒毒所、法庭為主場景等。

2.2.3 毒品模型模塊

毒品模型是指通過建模技術，360°全方位立體展示毒品的三維模型。設計采用通過多點觸摸互動系統，采用計算機視覺技術和投影顯示技術，直接與虛擬現實場景進行交互，通過觸摸虛擬現實場景中提示可展示的毒品信息，直接獲得立體、動感的體驗；同時利用嗅覺模擬器，對有味毒品的味道進行識別，使教育對象更加直觀清晰地認識毒品，從而及時發現、識別毒品，有意識地遠離毒品。

在毒品模型的選擇上，除了常見的傳統毒品和新型毒品外，還需根據禁毒輿情所顯示的當前毒品生產新情況，不斷建立新型毒品模型、更新毒品模型庫。如當前的第三代新型毒品：郵票、聰明藥、0 號膠囊[1]等，及時更新這類偽裝性強的毒品信息并即使宣傳，對毒品預防工作中有著重要意義。

2.2.4 法律知識模塊

為增強毒品法制教育，普及涉毒法律后果，除在其他模塊中會運用的直接與毒品違法犯罪后果有關的劇情和場景，還計劃設計虛擬現實中的對話情節，把法律知識通過虛擬人物和被教育者的對話進行表達，可以設置不同毒品違法犯罪行為具有何種法律結果進行提問，在教育目標對象回答完畢后，運用人工智能技術對回答進行智能分析和語義了解，檢索回答與問題的匹配度，對不同的匹配度賦值并劃分，根據劃分再對教育目標進行回答或者再提問。

2.3 VR和AR在禁毒宣傳中的交互設計

VR/AR 的交互設計是通過產品的行為和界面，讓產品和教育目標之間建立一種有機關系，從而達到有效的教育目標。在禁毒宣傳教育中，引入VR/AR 的交互設計首先要考慮到可用性問題，即該交互設計的功能是否完備、是否便于教育對象理解教育內容、教育結果是否有效、教育對象是否滿意等；其次，在可用性的基礎上適當增加教育對象的體驗感，調動宣傳教育對象在禁毒教育中的積極性。例如，運用AR 技術將仿真毒品疊加至虛擬世界中，不僅可以在教育對象拿起仿真毒品后感受毒品觸感，同時通過仿真毒品上的傳感器進行實時投射，“看見”自己吸毒后的面容。

3 平臺設計

3.1 數據庫的組成

3.1.1 禁毒情報數據源

（1）中國禁毒輿情系統：情報搜集當前毒品生產新情況，毒品流通數量和路線變化、吸食毒品群體趨勢等；

（2）涉毒人員在互聯網上的信息痕跡：通過大數據研判分析性質，在打擊“互聯網+”制毒和販毒行為的同時，對毒品生產新情況、毒品販賣對象群體特征等毒品信息進行把握，生成情報產品，儲存于數據庫中。

3.1.2 用戶現場調查。

為確定教育目標的對象人群，根據教育目標設立監控指標，以問卷調查的形式發放給用戶，實施收集結果，了解對象人群對于毒品和防毒的認識，同時運用CBR 系統的相似度算法[2]，智能推理匹配素材組合場景的依據。同時，每一次問卷的提交都會轉換成新的數據儲存于調研庫中，不斷更新數據庫和擴大數據量，成為實時獲取情報，生成情報信息產品的重要來源。

3.1.3 虛擬現實和增強現實素材資源

為實現精準化的宣傳教育目標，把場景中所需要運用到的人物、事件、地點等拆解為不同的素材模塊，在各個模塊中建立不同模型，再運用AI 技術智能組合符合教育目標的組合場景，使虛擬/增強現實教育場景精準地適應巨大數量的目標對象人群，從而使虛擬/增強現實在禁毒宣傳教育中實現科學化、精準化的目標。智能禁毒推送平臺數據庫組成如圖1所示。

3.2 智能算法

本虛擬現實平臺的推送設計的針對不同的推理對象采用不同的推理方法，提高和優化了推送的執行效率和完備性。

3.2.1 RBR 系統

RBR 系統就是基于規則的推理技術，在本平臺設計運用中，RBR 系統可以針對禁毒信息情報源實時監測到的網絡上有關毒品的信息，借助RBR 強大的演繹推理能力，及時掌握并分析毒品生產新情況、毒品流通數量和路線變化、吸食毒品群體趨勢等數據，展現更加具有針對性、科學性的毒品情報產品。

3.2.2 CBR 系統

CBR 系統是一種基于案例分析的推理技術系統。在本平臺設計運用中，CBR系統基于數據庫的問卷庫中不斷增加的個性化案例，尋找相似或同類的求解，一定程度上解決了知識表達困難或無法表達的問題；同時，CBR 系統擁有的自學習功能，保證了其推理能力的不斷增強。

CBR 案例檢索方法主要有：歸納推理方法、最近相鄰方法、基于知識的方法和基于模板檢索的方法。該平臺針對教育對象有關毒品信息的問題答案采集采用最佳相鄰法，從案例庫中找出與當前情況距離最近的場景素材的方法。案例的每一個屬性均被指定或計算出一個權值，檢索案例時，根據權值求得輸入案例與案例庫中場景素材的各個屬性匹配程度的加權來挑選最佳匹配場景。智能禁毒推送平臺智能算法架構如圖2所示。

3.2.3 可拓建模

在挖掘用戶核心需求的前提下，以服務模塊為基礎，運用可拓理論構建大數據聯盟可拓服務模型，為用戶提供有針對性的決策支持服務方案，提升大數據聯盟決策層級數據聚合服務的效果。可拓學是以蔡文為首提出的一門運用形式化的模型，分析事物拓展可能性的新學科，鑒于其對多主體協同服務過程中矛盾問題的良好解析[5]。在識別用戶核心需求的基礎上，引入可拓理論構建大數據聯盟的可拓服務模型。

構建步驟分為三步：

第一步界定矛盾問題，大數據聯盟用戶需求和服務供給失衡矛盾，成為制約大數據聯盟健康有序發展的關鍵問題。在決策層級數據聚合服務過程中，大數據聯盟為用戶提供的不再是單純的產品，也不是純粹的服務，而是富有創造性地將產品與服務整合在一起的決策支持服務解決方案。比如在我們所研究的禁毒宣傳教育方向上，第一步就是要對禁毒宣傳教育中每一塊需要注意的問題分類，制作相應的模塊使虛擬現實教育場景精準地適應巨大數量的目標對象人群。

第二步針對問題，以大數據聯盟服務架構為依托，運用可拓思維，根據成員企業合作中的業務關系，建立大數據聯盟的物元、事元和關系元。根據物元的定義，以事物“禁毒宣傳” N 為對象、 C為禁毒宣傳教育平臺特征、 N 關于 C 的量值 V 構成的有序三元組。在本研究中具體應用就是將虛擬場景分為四個模塊，分別為：劇情模塊、背景模塊、毒品模型模塊、法律知識模塊。在不同模塊中創建素材。

第三步，將服務模塊基元依據用戶的核心需求進行可拓變換，以實現服務內容合并、增添、刪減以及擴散，形成可拓服務方案。接下來我們把把場景中所需要運用到的人物、事件、地點等不同的素材模塊，運用人工智能智能組合符合禁毒宣傳教育目標的組合場景，使AR/VR 技術教育場景精準地適應巨大數量的目標對象人群，從而使AR/VR 技術在禁毒宣傳教育中實現科學化、精準化的目標。

3.2.4 遞歸

遞歸就是在運行的過程中調用自己。將禁毒信息情報源的規則推理和案例推理得出的結果轉化問題不斷歸納簡化至每一個素材規定的屬性的基本情況，選擇滿足條件的邊界條件遞歸前進，反之返回。同時不斷地計算在每一個模塊中，虛擬現實的素材是否符合禁毒信息情報源和調查問卷實施調查的結果或者其他材料所推理出來的素材的每一個屬性指定或計算的權值，當遞歸結果符合權值時，結束遞歸。直至所有模塊遞歸結束后，達到所需教育目標的全部目的，得到各素材模塊組合而成的完整虛擬現實場景。

4 總結與展望

隨著5G 時代的到來，5G 網絡以其超大帶寬、超低時延、海量連接、超高可靠性的特性,為VR/AR 技術的廣泛應用提供了強有力的網絡基礎，AR/VR 技術所需要的超高分辨率、全視角等技術瓶頸都有望突破。AR/VR 技術的衍生為社會各個領域發展帶來了全新機遇，并以其自身獨特優勢，快速進入了禁毒宣傳教育形態，即事件場景還原性與體驗性較高。而AR/VR 技術在教育形態中的快速普及，在很大程度上突破了宣傳教育傳播模式。基于 AR/VR的禁毒宣傳，豐富并多元化了媒介技術在禁毒宣傳教育中的應用模式，并對既有宣傳形態形成了直接性的積極影響。AR/VR 技術出現前，禁毒宣傳教育都是平面化的，也就是所謂的二維模式，而AR/VR 技術出現后，基于新型媒介與技術，打破了二維模式局限，其既能夠全方位立體化呈現現象實際狀況，也即三維模式，又能夠基于 AR 技術實現虛擬與現實場景的有機重合，從而以多維模式展示，把場景立體化直觀反饋給用戶，生成在現場親身體驗事件的切實感受，以此轉變為沉浸式主動體驗。

總之，隨著 AR/VR 技術衍生，突破了傳統禁毒宣傳教育的傳播模式，實現了文字與視頻傳播向場景與體驗傳播的轉變。此外，AR/VR 技術還具備多感官全面參與以及聯動性。通過研究表明，此傳播模式的實用價值良好，值得大力推廣與應用。對此，禁毒教育宣傳傳播模式應根據自身實際情況適應AR/VR 技術形態發展需求，在傳播內容宣傳教育的時候，通過視覺化多維場景角度，充分掌握AR/VR 技術創造的真實性，確保AR/VR 在禁毒等各方面宣傳教育業態的順利穩定發展[6]。