跟老师“隔空”讨论作业，全息技术颠覆教育离我们还有多远？

几年前，很多人一定被这样一段影像惊艳过。在体育馆中，一头鲸鱼高高地跃起又落下，一时间水花四溅，场边的观众惊呼连连。

而影像背后的美国著名增强现实设备生产公司Magic Leap，当年就凭借几个类似的“概念”宣传视频一时声名大噪，市场也对全息、AR技术充满了热情和期待，而随着5G的全面铺开，全息技术也可能迎来新的“拐点”。

今年开学季，北京邮电大学首次采用5G全息直播技术实现两校区同上一门课，以全息影像的方式，将远在25公里外的教授“搬”到了另一校区的教室里，让人们看到了将“天涯变咫尺“的全息技术更多的可能性。 

（图片来自北京邮电大学微信公众号，版权属于原作者） 

那么，全息技术跟增强现实、虚拟现实有何不同呢？它将给教育行业带来怎样的改变，又还会面临怎样的技术挑战？

全息技术与AR、VR的区别

实际上，近些年在虚拟成像领域，我们经常会听到全息投影、AR、VR技术，很多人可能会迷糊，这几个技术都能让用户产生身临其境的体验，它们究竟有何区别？

虚拟现实技术(VR)是指由计算机模拟生成具有实时动态的三维立体逼真虚拟世界，通过佩戴相关设备让使用者与虚拟环境产生互动。目前VR技术相对成熟，在游戏领域有比较广泛的应用和开发，关于VR游戏发展可查看硅谷洞察之前的文章：收购Beat Game，Facebook离“VR游戏社交王国”梦还有多远？  而VR技术最显著的特点就是所创造的场景都是虚拟的，与现实世界没有联系。

增强现实技术（AR）则是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的技术。把原本在现实世界的很难体验到的实体信息（包括视觉信息、声音、触觉等)，通过计算机模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，让用户拥有超越现实的体验。AR技术的特点就是能在真实环境看到虚拟事物，将其叠加在了同一个画面或空间，具体应用比如曾风靡一时的寻找宠物小精灵的游戏Pokeman Go。

（图片来自网络，版权属于原作者）

而全息投影技术（front-projected holographic display）也称虚拟成像技术，是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。该技术记录了包括外观、颜色、运动轨迹、空间位置等全部信息，并事先做好的影像，再播放出来以3D形式展示在观影者面前。

从技术层面讲，VR、AR技术都是通过计算机实现，全息技术则是通过光学原理实现本质上是一种投影技术。而全息投影最大的优势在于可以不通过3D设备就可以裸眼观看到逼真的虚拟画面，因此应用的场合和领域更加广泛。

老师“分身术”、三维全息图，全息+教育的想象空间在哪里？

全息技术最早是由英国物理学家丹尼斯·盖伯于1947年在研究增强电子显微镜性能手段时偶然发明，并获得了1971年的诺贝尔物理学奖。最开始，全息投影作为一种科研手段存在，仅被应用于电子显微技术中。但随着投影技术的不断发展，全息投影技术已经被尝试应用于娱乐、建筑、医疗等多个领域。

比如在演唱会中让周杰伦与邓丽君跨时空“对唱”。

比如在博物馆里，让敦煌壁画上的天女在你眼前“复活”舞动。

比如在台桌上升起3D建模图用于工业设计。 

而全息技术在教育行业的应用也让人看到了无限潜能，且意义重大。

首先，全息技术将打破传统的“面对面”教学模式，打破了课堂的地理、物理限制，更好的促进教育公平。

去年11月，英国帝国理工学院就宣布将在商学院首次开设“全息投影”课程形式，学生和讲师将可以实现隔空互动，讲师还能直接与学生们进行眼神交流，并同时可以实现4个人的同时交互活动。除了实时呈现影像，授课过程还可以被录制下来，在需要的时候可以再次播放。

（帝国理工的全息“教授”，图片来自于网络） 

帝国理工是第一个这样采用该种方式授课的学术机构，推出后在教育系统引起了很大反响。学校表示虽然全息技术还有一定局限，但该技术的优势已经远远超过了它可能面对的风险。美国政府目前也已经在阿拉斯加等偏远地区提供了专项资金，用于通过全息投影形式进行教育。

而随着5G技术的发展，凭借低时延、高速率特性实现的4K影像实时传输的特点让图像数据传输更加稳定，目前包括MIT、斯坦福大学、清华大学、北京邮电大学等在内的国内外顶尖高校也都在尝试探索将“全息”老师带进课堂的可能，如同北邮一样，多个学校都实现了“教授”在不同校区同时上课。

 （图片来自网络，版权属于原作者）

除了在教学模式上的转变，全息技术还能给教育内容带来多样性和趣味性，提升教学效率。

通过将书本上的静态物品和知识进行三维图像转化，有效实现动画转换，让书本上的知识活起来，因此充分调动学生的感官与听觉，帮助学生提高他们的思维发散能力，从而实现更好记忆和更深入的理解。

比如在在飞机制造课程教学中，由于飞机体型巨大，如C919的翼展就有几十米长，实验室难以构建场景，而且实验失败的成本很高。但是通过虚拟仿真实验，学生不仅可以在实验室中体验这个过程，还可以把原来物理实验中不能重复做的，在虚拟环境中不断迭代，增强实验能力。

 （图片来自网络，版权属于原作者）

比如在医疗课程中，过去需要老师带着学生们进行器官解剖，而通过全息技术，教授们可以将器官通过全息立体投影成像，并且可以看到虚拟成像的具体细节，学生则可以通过这个立体成像一目了然的了解生物的具体的内部结构，从而达到高效教学的目的。

今年11月，位于美国俄亥俄州的凯斯西储大学的研究团队使用使用了微软HoloLens的全息技术创建了第一个交互式的人脑神经通路的全息图像。研究团队表示，由于大脑神经通路很小，在现实中很难通过2D书本教学和实物操让学生精准而生动的认识，而通过全息脑图将使大脑神经结构更加立体形象，进而帮助老师能够进行互动性更强、更为立体直观的额可视化教学和研究。