[科普中国]-全息信息模型

出现背景

信息，指音讯、消息、通讯系统传输和处理的对象，泛指人类社会传播的一切内容。信息是宝贵的财富，其中蕴含大量有用的（有助于管理和决策）的数据和知识。随着计算机通信技术和大数据技术的发展，收集、传输、存储、整合、分析与挖掘信息技术的日益完善，全息信息模型也得到了进一步地研究。

存储技术全息信息存储可存储文字、图象等，是一种高密度、大容量的存储技术，并可以与计算机联用，实现记录和检索自动化1。

全息存储技术有两种方法，一种是用傅里叶变换全息方法存储信息，此法存储密度大且已日趋应用化；另一种是用体全息的角度选择性来存储信息。

数据传输全息信息模型分为数据层、通信层和控制层，根据信息在三层之间的传输可以分为2：

（1）数据上行信息模型

在数据上行过程，即数据层→通信层→控制层，建立数据层数据到控制层的一个映射。

①常数类输入数据

控制层中某些算法要求数据层提供物理设备的相关基础参数，某些参数为固定值常量。

②周期性量测数据

控制层中的控制算法基于物理设备中的某些量测数据，而这些量测数据存在由多种采样周期造成的时间断面不统一的问题。

当采样数据的采样周期与控制所需数据周期匹配时（即控制所需数据周期是采样周期的整数倍），且时间断面相同时，采样数据可直接传输；当采样数据的采样周期与控制所需数据周期不匹配时，可基于采样历史数据进行数据拟合，从而满足控制所需数据的时间要求。

③关联类输入数据

控制层所需的某些数据需由多个数据层的量测数据进行简单计算后提供，这类输入数据的存在，使得数据层提供数据维数与控制层所需数据维数不一致。

（2）数据层级交互信息模型

在网络稳态运行时，每一层级间的数据上行过程相似。

（3）数据下行信息模型

在数据下行过程，即控制层→通信层→数据层，控制层发出控制指令后，指令经由通信层直接作用于反应物理设备运行的数据层，通信层中仅存在数据传输过程，且要求实时性，模型较为简单，可建立为控制层信息到数据层的一个简单映射。

常见应用3D全息投影3D全息投影是一种利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像，是一种无需配戴眼镜的3D技术，观众可以看到立体的虚拟人物。

全息投影方式多年前已经在技术上实现，同显示屏上显示的2D或3D视频略有不同，通过全息投影的方式重新呈现出来，是真实人物的全息投影。

虚拟现实VR虚拟现实：真实幻觉（Virtual Reality，简称VR）是近年来出现的高新技术。虚拟现实是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地观察三度空间内的事物。

沉浸式虚拟现实提供参与者完全沉浸的体验，使用户有一种置身于虚拟世界之中的感觉。其明显的特点是：利用头盔显示器把用户的视觉、听觉封闭起来，产生虚拟视觉，同时，它利用数据手套把用户的手感通道封闭起来，产生虚拟触动感。系统采用语音识别器让参与者对系统主机下达操作命令，与此同时，头、手、眼均有相应的头部跟踪器、手部跟踪器、眼睛视向跟踪器的追踪，使系统达到尽可能的实时性。临境系统是真实环境替代的理想模型，它具有最新交互手段的虚拟环境。

增强现实ARAR技术，增强现实是利用计算机生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境，通过各种传感设备使用户“沉浸”到该环境中实现用户和环境直接进行自然交互。AR是直接在现实环境中将计算机的人机界面或虚拟构建的场景进行在真实世界中进行全息投影。AR是虚拟现实、现场互动的结合，它需要配合特定的头戴式显示器才能够看到。