王鐘澤 馬曉飛 段金榮，

(1 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇無錫 214081；2 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，江蘇無錫 214081)

漁業(yè)是經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，不僅為人類提供魚、蝦、貝、藻等食品，同時(shí)也具有重要的休閑、娛樂功能，例如垂釣、觀賞捕魚、旅游度假等一體的生產(chǎn)經(jīng)營形式，眾多知識(shí)性教育形式的水族館、海洋博物館等。我國“十四五”規(guī)劃中提出，漁業(yè)應(yīng)該進(jìn)入加快推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展、爭取盡早實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的關(guān)鍵階段。近年來，三維(3D)建模、游戲引擎、編程等技術(shù)的發(fā)展和頭戴顯示器(簡稱“頭顯”)等設(shè)備成本的降低，推動(dòng)了虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality，VR)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(augmented reality，AR)技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用。VR和AR技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖、休閑漁業(yè)、水產(chǎn)新設(shè)備的開發(fā)、水產(chǎn)教育與培訓(xùn)等方面都具有較大的應(yīng)用前景。

1 VR和AR技術(shù)

1.1 VR技術(shù)簡介

VR技術(shù)即虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是通過計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、傳感技術(shù)、三維圖像技術(shù)等構(gòu)建的虛擬環(huán)境以增強(qiáng)用戶虛擬體驗(yàn)的新技術(shù)[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)可以分為非沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。非沉浸式系統(tǒng)技術(shù)簡單只用3D建模和編程技術(shù)就可以完成制作，使用鼠標(biāo)或者數(shù)據(jù)手套在顯示器上進(jìn)行操作。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)利用頭顯、觸覺手套等設(shè)備把用戶的視覺、聽覺、觸覺等封閉起來，目前主要使用Unity 3D或者虛幻引擎制作相應(yīng)的軟件產(chǎn)品。其中，頭顯和觸覺手套等設(shè)備的制作需要用到傳感器技術(shù)，視覺跟蹤技術(shù)，語音輸入輸出技術(shù)，聽覺、力覺和觸覺感知等技術(shù)[2]。目前VR技術(shù)已被用于很多方面，如虛擬訪問水下場(chǎng)所[3]、研究背痛康復(fù)[4]、使用全景視頻作為街景質(zhì)量審查方法等[5]。我國于2016年發(fā)布的《國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略綱要》將此技術(shù)列為戰(zhàn)略任務(wù)之一[6]。

1.2 AR技術(shù)簡介

AR技術(shù)即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種實(shí)時(shí)通過相機(jī)影像的位置和角度精算，并加上圖像分析技術(shù)，將真實(shí)世界信息與虛擬世界信息無縫集成的新技術(shù)，并且可以將屏幕上的虛擬場(chǎng)景與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行互動(dòng)[7]。由于AR能增強(qiáng)對(duì)真實(shí)環(huán)境的輸出、設(shè)備更便捷、專家可通過共享視圖遠(yuǎn)程指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作人員，因此在教育、遠(yuǎn)程操作、建筑、工業(yè)等領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2 VR和AR技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

近年來，VR和AR技術(shù)不斷進(jìn)入到農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖領(lǐng)域，如在景觀設(shè)計(jì)中觀察植物生長[8]、VR農(nóng)場(chǎng)項(xiàng)目游覽[9]、可視化農(nóng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、VR養(yǎng)殖[10]、VR農(nóng)產(chǎn)品廣告、AR養(yǎng)殖等[11]。AR技術(shù)在農(nóng)業(yè)上可作為信息收集器，手機(jī)AR軟件或者AR眼鏡可以通過相機(jī)不斷地收集碎片化信息，經(jīng)過分析后綜合呈現(xiàn)出來。

2.1 AR技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

AR技術(shù)有助于提高水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)的生產(chǎn)力。如通過AR與水下機(jī)器人的結(jié)合，養(yǎng)殖者可以便捷地分析水產(chǎn)品的健康情況、池塘水質(zhì)和存活率等。Laranjeira等[12]的論文闡述了混合現(xiàn)實(shí)在利用遙控潛水器探索深海環(huán)境方面的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)，介紹了法國海洋科學(xué)研究所開展的一項(xiàng)開發(fā)方案，并用技術(shù)專題和使用案例舉例說明來自相機(jī)的視覺3D感知被證明能夠?qū)崿F(xiàn)AR概念。He等[13]使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)可視化算法自主研發(fā)了用于水質(zhì)檢測(cè)的輕型水下機(jī)器人。2019年，Anders[14]探討了水產(chǎn)養(yǎng)殖中水下無人機(jī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。該論文討論了水產(chǎn)養(yǎng)殖與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)相關(guān)的問題，介紹了一些行業(yè)案例，認(rèn)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在未來的魚類養(yǎng)殖中將發(fā)揮重要作用。他還測(cè)試了一種叫做ORB-SLAM的SLAM方法來實(shí)現(xiàn)水下增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的魯棒(Robust Control)跟蹤和定位。ORB-SLAM有一個(gè)AR演示，可在機(jī)器人操作系統(tǒng)中運(yùn)行，AR內(nèi)容的創(chuàng)作在Unity 3D中使用Vuforia的AR庫完成，通過VSLAM對(duì)水下目標(biāo)進(jìn)行定位和跟蹤。隨著圖像識(shí)別技術(shù)的日趨成熟，許多國家開始使用攝像頭監(jiān)控漁船的捕撈，對(duì)捕獲的魚類進(jìn)行識(shí)別，從而避免非法捕撈[15]。對(duì)魚類健康的分析也可使用相似的技術(shù)，即首先對(duì)魚群、魚類體表特征、水質(zhì)照片進(jìn)行采集，通過深度卷積網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建立學(xué)習(xí)模型，采用圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行訓(xùn)練，接著進(jìn)行模型遷移以匹配識(shí)別任務(wù)，使用TensorFlow作為后端框架，當(dāng)水下機(jī)器人進(jìn)入水中拍攝照片或視頻時(shí)可通過顯示器實(shí)時(shí)看到水中場(chǎng)景，并分析魚類的健康信息。

全球魚類健康服務(wù)服務(wù)供應(yīng)商STIM將歐瑞威爾AR頭戴計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程協(xié)作方案引入水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)，對(duì)全球孤立的漁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)每年數(shù)次的魚類健康檢查。漁場(chǎng)可以與STIM的健康人員及時(shí)取得聯(lián)系，上傳采樣測(cè)試結(jié)果，并能遠(yuǎn)程得到魚類專家的評(píng)估。歐瑞威爾的頭戴計(jì)算機(jī)采用安卓系統(tǒng)，以AR、AI和loT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)捕捉數(shù)據(jù)，使用語音操作視線下方的微型高清顯示屏，其AR遠(yuǎn)程養(yǎng)殖技術(shù)可解決魚類養(yǎng)殖中的健康管理和遠(yuǎn)程協(xié)作問題，對(duì)我國漁業(yè)有著很好的借鑒意義。Rahman等[16]設(shè)計(jì)了一個(gè)針對(duì)蝦類養(yǎng)殖管理的傳感、機(jī)器學(xué)習(xí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的集成框架，并開發(fā)了一個(gè)可視化交互頁面，可使用Microsoft HoloLens 2 AR頭戴顯示器訪問水質(zhì)數(shù)據(jù)，對(duì)水中溶解氧、pH和溫度實(shí)現(xiàn)最佳預(yù)測(cè)。Xi等[17]的論文中以水產(chǎn)養(yǎng)殖為例，展示了3個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)在農(nóng)業(yè)管理的案例。魚類的喂食需要考慮水質(zhì)和池塘生物等復(fù)雜決策，使用AR技術(shù)可優(yōu)化飼料管理；AR技術(shù)可以幫助農(nóng)場(chǎng)主有效地分析農(nóng)場(chǎng)信息，調(diào)整換水計(jì)劃，使池塘溶解氧保持在合適的范圍；使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)協(xié)作技術(shù)可以與專家分享魚塘視圖信息，在工作時(shí)得到精確的指導(dǎo)。AR技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用可提高綜合生產(chǎn)力和管理效率，做到規(guī)模化養(yǎng)殖。

2.2 VR技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

VR技術(shù)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中可用于漁場(chǎng)的三維可視化管理、漁業(yè)設(shè)備的可視化設(shè)計(jì)。三維可視化平臺(tái)具有方便管理信息內(nèi)容、運(yùn)行便捷、功能豐富等優(yōu)點(diǎn)，還可以對(duì)人員和設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控及一些其他功能。通過AI智能監(jiān)控的分析功能，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)池塘中魚類的不良狀態(tài)或者對(duì)闖入的人員進(jìn)行警告處理等。其主要使用Three.js或者Cesium.js框架加載三維模型并制作一些特效，通過Echart或Chart.js及其他可視化平臺(tái)設(shè)計(jì)圖表。

借助三維建模技術(shù)設(shè)計(jì)漁業(yè)設(shè)備，可以將模具和組裝過程輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，在組裝過程中出現(xiàn)的差錯(cuò)可及時(shí)通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行修改，還可以在虛擬環(huán)境中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)，觀察各部分性能是否正常。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以將產(chǎn)品更好地表達(dá)出來，確保產(chǎn)品的可靠性，降低制造成本，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)間[18]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可用于飼料和魚藥銷售統(tǒng)計(jì)網(wǎng)站的建立和作為水產(chǎn)養(yǎng)殖培訓(xùn)的工具。在網(wǎng)頁中可運(yùn)用VRML技術(shù)來展示三維產(chǎn)品及服務(wù)，給消費(fèi)者以自由操作空間來全方位多角度地了解產(chǎn)品功能[19]。挪威科技大學(xué)的Kawan等[20]建立了魚類3D模型，在Unity3D游戲引擎中制作3D虛擬世界來模擬魚類的生態(tài)系統(tǒng)、種群動(dòng)態(tài)等行為，并設(shè)置一些參數(shù)研究魚類行為隨時(shí)間的變化。該項(xiàng)目的研究主要是為了教育和培訓(xùn)，在虛擬世界中用戶可以通過設(shè)置一些參數(shù)，直觀地看到模擬的效果，這樣經(jīng)過短時(shí)間的培訓(xùn)就可以獲得專業(yè)技能，幫助他們從事漁業(yè)工作。

3 VR和AR在休閑漁業(yè)中的應(yīng)用

休閑漁業(yè)是利用漁業(yè)設(shè)備、漁村空間、漁具、漁業(yè)產(chǎn)品、漁業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)地、漁業(yè)自然資源和人文資源等，經(jīng)過合理規(guī)劃發(fā)揮漁業(yè)的休閑旅游功能[21]。休閑漁業(yè)為漁業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型提供了基礎(chǔ)，拓寬了漁業(yè)發(fā)展的道路。休閑漁業(yè)主要包括以釣魚和捕魚為標(biāo)志的經(jīng)營形式，以海洋、江河、湖泊等自然環(huán)境開發(fā)的漁業(yè)景點(diǎn)，以科普教育形態(tài)的海洋博物館、水族館等幾類方向，其中許多方面都可以運(yùn)用到VR和AR技術(shù)。

3.1 VR在垂釣和捕魚中的應(yīng)用

在垂釣和捕魚中使用VR技術(shù)可以極大地增加人們的樂趣，克服感知的局限性，改善探索未知自然界的能力。在2017年美國消費(fèi)電子展覽會(huì)(CES)上，臻迪科技有限公司發(fā)布了首款具有尋魚和誘魚兩大功能的水下小海鰩釣魚機(jī)器人，給用戶帶來了沉浸式和可視化釣魚新體驗(yàn)。VR釣魚機(jī)器人將VR技術(shù)與無人機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，面向垂釣、捕魚、水下拍攝、沉浸式游覽等場(chǎng)景[22]。水下VR垂釣機(jī)器人搭載聲吶技術(shù)可以探測(cè)魚群位置、水下地貌等信息，內(nèi)置誘魚燈及LED燈光配置釣魚線，可以自動(dòng)將魚鉤送到魚群最多的位置。通過VR相機(jī)和手機(jī)APP，操縱者可以實(shí)時(shí)查看水下場(chǎng)景及魚類上鉤的瞬間，增加釣魚樂趣，還可以開闊釣魚者水下世界的視野。釣魚機(jī)器人搭載的聲吶探測(cè)可四處移動(dòng)尋找魚群蹤跡，把探測(cè)器移動(dòng)到水中更好地識(shí)別魚類所在位置的地貌和坐標(biāo)。VR相機(jī)可以直接查看魚群大小和種類，通過VR釣魚機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)在大中型水庫中更加高效地進(jìn)行魚類捕撈和減少漁船的油耗。

3.2 VR在漁業(yè)景點(diǎn)交互式漫游系統(tǒng)研發(fā)的應(yīng)用

虛擬漫游系統(tǒng)已經(jīng)成為景點(diǎn)對(duì)外宣傳最直觀的表現(xiàn)形式，可為景點(diǎn)樹立良好的形象，還可以讓來訪者便捷地瀏覽景點(diǎn)的風(fēng)光和相關(guān)介紹。由于全景交互式漫游不需要進(jìn)行三維建模，只需要全景圖或者全景視頻就可以制作，因此廣泛應(yīng)用在樓盤展示、景區(qū)宣傳、校園漫游等領(lǐng)域中[23]。我國具有眾多的漁業(yè)自然資源，這些地區(qū)可制作全景虛擬漫游系統(tǒng)來提高自己的知名度。Pano2VR是一款專業(yè)的全景圖轉(zhuǎn)化軟件，可以輕易把全景圖轉(zhuǎn)化為超文本5.0(HTML5)格式，實(shí)現(xiàn)720度查看場(chǎng)景內(nèi)容，并可以增加視頻、音頻、文字等交互性信息，全景圖可以輕易通過市面各種全景相機(jī)拍攝獲取，目前1臺(tái)全景相機(jī)的價(jià)格也僅僅幾百元。使用Pano2VR可快速簡單低成本地針對(duì)漁業(yè)場(chǎng)所開發(fā)出相應(yīng)的虛擬漫游場(chǎng)景介紹，也可以將全景圖放在720云VR平臺(tái)上進(jìn)行編輯和在線訪問，Mozilla開發(fā)的A-Frame WebVR框架也可對(duì)全景圖或全景視頻實(shí)現(xiàn)720度的查看內(nèi)容。沉浸式的VR漫游系統(tǒng)可以使用Blender建模軟件和Unity3D軟件開發(fā)并配合沉浸式VR頭盔進(jìn)行使用。福建省海洋與漁業(yè)局共同研發(fā)了綜合“海、陸、空”海洋觀測(cè)設(shè)備的VR體驗(yàn)平臺(tái)、海洋印象館VR和全息浴缸互動(dòng)體驗(yàn)系統(tǒng)。該項(xiàng)目在第二屆數(shù)字中國建設(shè)峰會(huì)展覽中吸引了眾多的觀眾排隊(duì)體驗(yàn)，受到了好評(píng)。Jung[24]使用Blender建模和Three.js技術(shù)構(gòu)建了Web端的VR/AR應(yīng)用程序，向游客介紹韓國濟(jì)州島的文化遺產(chǎn)，提供了一種直觀的方式來體驗(yàn)島上的文化遺址。

3.3 VR和AR在水族館和海洋館中的應(yīng)用

水族館和海洋館不僅是展示水生動(dòng)植物的場(chǎng)所，更具有科普教育功能，但其造價(jià)比較昂貴，受限條件比較多，在城市中普及率不高。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建水族館可以克服時(shí)間和空間的限制。劉箴[25]使用VRML和3DS max實(shí)現(xiàn)某虛擬水族館的場(chǎng)景。虛擬水族館為觀察魚類提供了新的技術(shù)手段，在一定程度上也可以增加場(chǎng)景與人之間的互動(dòng)。在虛擬水族館和海洋館中不僅可以模擬真實(shí)環(huán)境中的魚類生活場(chǎng)景，還可以保護(hù)珍貴生物，避免了因地理位置等因素對(duì)生物生存的不良影響。馬來西亞大學(xué)的伊斯梅爾在移動(dòng)設(shè)備上創(chuàng)建了1個(gè)VR水族館，可以幫助人們學(xué)習(xí)和了解魚類[26]。恒潤集團(tuán)西灣海洋VR館將創(chuàng)意與虛擬體驗(yàn)相融合，設(shè)計(jì)了“720VR海嘯體驗(yàn)”“潛水艇VR海底探險(xiǎn)”和“飛躍西灣”3個(gè)項(xiàng)目，可使用戶真實(shí)地體驗(yàn)海洋世界。筆者團(tuán)隊(duì)使用Blender軟件構(gòu)建魚類模型，并制作魚類游動(dòng)的動(dòng)畫效果，把模型導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D中并加載谷歌的Cardboard VR插件，最后打包成apk軟件，用戶可使用Cardboard VR眼鏡在手機(jī)端看到魚類游動(dòng)的逼真場(chǎng)景(見圖1)。

圖1 使用VR眼鏡在手機(jī)端看到的魚類游動(dòng)場(chǎng)景

水族館和海洋館經(jīng)營者也可以使用AR技術(shù)來增強(qiáng)游客的體驗(yàn)，吸引游客的興趣。如新加坡的藝術(shù)科學(xué)博物館配備了帶有云臺(tái)的手機(jī)作為虛擬世界的窗口，乘客可以在特定地點(diǎn)看到一些瀕危動(dòng)物，實(shí)現(xiàn)了與真實(shí)世界的互動(dòng)。2020年開幕的Xpark水族館策劃了一系列以企鵝為主題的AR體驗(yàn)，用戶通過下載手機(jī)APP掃描館內(nèi)的隱藏版符號(hào)，可欣賞到AR動(dòng)畫，游客還可與企鵝、白鯨等拍照留念。丹戎巴勞漁民博物館中的一個(gè)畫廊用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)來增加與游客的互動(dòng)[27]。此類AR產(chǎn)品通常使用Unity3D中的Vuforia Engibe AR插件開發(fā)。

4 VR和AR技術(shù)在水產(chǎn)教學(xué)中應(yīng)用

使用AR和VR技術(shù)組織教學(xué)，可以把知識(shí)以三維形式表現(xiàn)出來，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，加強(qiáng)學(xué)生記憶，增加學(xué)習(xí)興趣[28]。Putri[29]以40名學(xué)生為樣本，進(jìn)行了光與光學(xué)主題的探究式虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，虛擬實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)可提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。水產(chǎn)是一個(gè)應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科，水產(chǎn)類課程應(yīng)以提高學(xué)生解決問題的能力、培養(yǎng)實(shí)用型人才為導(dǎo)向[30]。把VR和AR技術(shù)應(yīng)用在水產(chǎn)課堂教學(xué)、構(gòu)建仿真實(shí)驗(yàn)室、水產(chǎn)養(yǎng)殖和實(shí)習(xí)平臺(tái)可以有效地提高學(xué)生的動(dòng)手能力。挪威科技大學(xué)使用虛擬現(xiàn)實(shí)AR設(shè)計(jì)水產(chǎn)養(yǎng)殖模擬器，結(jié)合頭顯設(shè)備，為學(xué)生講解水產(chǎn)養(yǎng)殖中的技術(shù)，包括魚類疾病預(yù)防和逃逸預(yù)防等[31]。挪威科技大學(xué)還開發(fā)了一款虛擬漁場(chǎng)應(yīng)用軟件，該應(yīng)用可以使學(xué)生通過計(jì)算機(jī)或者VR設(shè)備參觀漁場(chǎng)，用來增加學(xué)生對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的興趣。挪威弗雷亞當(dāng)?shù)氐酿B(yǎng)殖場(chǎng)與NTNU、SINTEF和Sar-Trandelag縣合作,聯(lián)合開發(fā)了一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)水產(chǎn)養(yǎng)殖模擬器[32]，用于向公眾傳播鮭魚養(yǎng)殖知識(shí)，還可為學(xué)生和員工提供培訓(xùn)機(jī)會(huì)。VR技術(shù)可以在水產(chǎn)養(yǎng)殖教學(xué)課堂為學(xué)生提供逼真、生動(dòng)的環(huán)境。在《魚類學(xué)》課堂上為學(xué)生講解魚類時(shí)，查看通過計(jì)算機(jī)建立的虛擬魚類模型，可以根據(jù)需要任意放大、旋轉(zhuǎn)、平移魚類虛擬模型。圖2是筆者團(tuán)隊(duì)上線的一個(gè)3D魚類虛擬標(biāo)本產(chǎn)品，可在任何能訪問網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備查看。該產(chǎn)品使用Three.js技術(shù)加載了Blender軟件導(dǎo)出的魚類glb模型，可實(shí)現(xiàn)秒級(jí)加載數(shù)據(jù)，訪問地址為https://ringstar.top。

圖2 3D魚類虛擬標(biāo)本展示

自2013年起，教育相關(guān)部門通過建立國家級(jí)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和設(shè)立國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室等項(xiàng)目積極引導(dǎo)高效開展相關(guān)工作[33]。虛擬仿真教學(xué)使學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行高效的學(xué)習(xí)，可以實(shí)現(xiàn)良好效果，是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的革新[34]。中國海洋大學(xué)依托專門的團(tuán)隊(duì)搭建了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)等教學(xué)任務(wù)，取得了較為明顯的教學(xué)效果。水產(chǎn)實(shí)習(xí)受養(yǎng)殖周期、季節(jié)等條件限制，學(xué)生在實(shí)習(xí)時(shí)往往只能參與部分生產(chǎn)活動(dòng)，實(shí)習(xí)效果得不到保障。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的虛擬水產(chǎn)實(shí)習(xí)項(xiàng)目，可以模擬工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖，解決實(shí)習(xí)受養(yǎng)殖周期、季節(jié)、地域等條件的限制，學(xué)生可以在項(xiàng)目中反復(fù)練習(xí)，強(qiáng)化水產(chǎn)實(shí)踐技能。如廣州世峰數(shù)字科技企業(yè)開發(fā)了針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)實(shí)習(xí)的VR仿真項(xiàng)目。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室還可以解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高成本、高消耗等問題。目前大連海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院已建立了3D水產(chǎn)養(yǎng)殖虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)出接近真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的每個(gè)步驟都會(huì)生成實(shí)驗(yàn)報(bào)告[35]。3D水產(chǎn)虛擬實(shí)驗(yàn)室可以降低教師的負(fù)擔(dān)，改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，使?shí)驗(yàn)更加規(guī)范合理。使用VR和AR技術(shù)為學(xué)生建立良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，不僅可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，給學(xué)生留下深刻印象，還可以提升教學(xué)質(zhì)量，降低教學(xué)成本，彌補(bǔ)教學(xué)中條件的不足，對(duì)學(xué)生技能的提升起到積極的作用[36]。

5 展望

如今VR和AR所需的技術(shù)已經(jīng)日漸成熟，各種應(yīng)用正在快速增長。VR和AR技術(shù)在漁業(yè)上的應(yīng)用有利于推動(dòng)水產(chǎn)行業(yè)人才的快速發(fā)展、魚類產(chǎn)量的提高以及漁業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，其巨大的潛力也將推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖和水產(chǎn)捕撈的巨大變革。然而，VR和AR的在漁業(yè)上應(yīng)用也存在一些困難，例如需要配置高質(zhì)量的頭顯設(shè)備，資金投入量大，維護(hù)費(fèi)用較高等[37]。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)核心技術(shù)的觸覺反饋系統(tǒng)與真實(shí)感覺仍有很多差距，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的研發(fā)仍面臨很多問題[38]。雖然VR和AR在漁業(yè)上的很多應(yīng)用仍處于初級(jí)階段，但是，隨著技術(shù)的發(fā)展，VR和AR技術(shù)必將在不久的將來對(duì)漁業(yè)產(chǎn)生更多更深遠(yuǎn)的影響。