讓水流自如：重現虛擬實境中的水流

<div><h2>重現虛擬現實中的水流</h2> <h3>科學家利用深度強化學習技術複製受幹擾的水流</h3> <p>臺灣東北大學的一個研究團隊利用深度強化學習技術，成功地在虛擬環境中重現了被幹擾的水流。本項研究突破可以基於少量真實水流資料實時重製水流的過程，為進一步開發與水流相關的虛擬現實互動技術開啟了可能性。</p> <h4>模擬出受幹擾的水流</h4> <p>兩個世紀前，人們已經建立了日常水流的物理規律。然而如今的科學家在虛擬模擬受幹擾的水流（例如，當手或物體改變水流時）時卻遇到了困難。現在來自東北大學的研究團隊利用深度強化學習技術來複製受幹擾的水流。透過複製這種被幹擾的液體運動，他們能夠基於少量真實水流資料實時重製水流，這使得在虛擬現實中進行與水相關的互動成為可能。</p> <p>研究成果的詳細內容已發表在《ACM Transactions on Graphics》學術期刊上。該突破的關鍵在於建立了一種測量水流的技術和一種重建受幹擾的液體運動的方法。</p> <h4>測量水流的方法</h4> <p>為了收集水流資料，研究團隊將帶有特殊磁性標記的浮標放置在水中。然後使用磁性運動捕捉系統來追蹤每個浮標的運動。然而這只是整個過程的一半。關鍵步驟是找到一種創新的解決方案，從少數浮標的運動中恢復出詳細的水流運動。</p> <p>研究小組副研究員北村佳文表示：“我們透過將流體模擬與深度強化學習相結合來實現這一點。”強化學習是一種透過試錯法進行學習的過程。計算機執行動作，從環境中獲得反饋（獎勵或懲罰），然後調整未來的動作以最大化總體獎勵，就像狗把好行為與獎勵相聯絡起來一樣。深度強化學習將強化學習與深度神經網路相結合，以解決複雜問題。</p> <p>首先研究人員使用計算機模擬平靜的液體，然後使每個浮標像是在推動真實液體一樣推動計算機模擬的液體。然後，計算機透過深度強化學習來改進推力方式。</p> <h4>重現水流的應用</h4> <p>之前的技術通常使用攝影機追蹤懸浮在液體中的微小顆粒。但在液體內部是不透明的容器或液體本身為不透明時，測量三維水流仍然很困難。由於開發的磁性運動捕捉和流體重建技術，現在可以實時測量三維水流。</p> <p>北村強調這項技術將使虛擬現實更加身臨其境，並改善線上溝通。他說：“這項技術將能夠創造出在遊戲中可以使用水來進行控制並且能感受到水的感知的虛擬現實遊戲。我們甚至可以實時在網際網路上傳輸水的運動，讓即使身處遙遠的人也能感受到同一種逼真的水流運動。”</p> <p>這項研究成果為虛擬現實技術的發展帶來了新的可能性，並且對於遊戲開發、教育和線上通訊等領域有著重要的應用價值。</p></div><div>Waterflow-虛擬實境,水流,模擬水流,流體模擬,物理模擬,虛擬水流,</div>