I基于虚拟现实技术的上肢主动康复训练系统研究摘 要偏瘫是指病人的肢体运动能力下降或者完全瘫痪。根据医学研究发现康复训练能够帮助病患恢复，由于脑的可重塑性，多数病人能够在康复训练后，恢复肢体大部分的功能。偏瘫患者坚持参与康复训练，对心脑血管疾病造成的各项功能障碍有显著疗效。根据神经机能康复理论，病患在康复训练过程中真人百家家乐app，其行为的自主性对神经恢复十分重要。作为一种新兴的人机交互技术，虚拟现实技术利用计算机和相应的应用软件，构建虚拟现实环境并让用户沉浸其中。将虚拟现实技术引入上肢康复训练，则病患可以在虚拟环境中通过完成训练任务的方式，以游戏性和任务型的训练模式吸引偏瘫患者重复练习，逐渐达到康复训练目标。本文针对有一定运动能力的康复人群，主要进行了人体上肢运动学分析以及基于 的虚拟现实系统开发。首先，从人体上肢结构出发，展开人体上肢运动学研究，对上肢末端工作空间进行建模和仿真。接着分析了虚拟现实技术，同时研究了 HTC VIVE 的定位原理。然后使用 4 引擎设计了基于 HTC VIVE 的上肢康复训练方案。患者在无外力支持或在外骨骼康复机器人协助下进行主动康复训练，把康复训练、心理治疗、信息反馈相结合，通过 HTC VIVE 的手持控制器与虚拟场景进行人机交互，实现了上肢对虚拟现实场景中对象的控制。实验表明，使用本 HTC VIVE 及虚拟现实场景进行上肢康复训练能够达到预期效果，同时以任务驱动的训练方式能够提高病患的训练积极性。关键词：上肢；康复训练；虚拟现实；HTC VIVE

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虚拟现实环境下的认知战：VRE将成为未来主要战场

摘要：认知战是指降低敌人认知能力的作战行动。在认知战环境中保持认知优势的一个关键因素是有效的认知防御。情绪是认知能力不可或缺的组成部分，因此，针对认知能力的主要攻击方式是情绪操纵。随着当前社交媒体向虚拟现实环境（VRE）过渡，VRE将成为未来的主要战场之一。本文详细探究了VRE的作用以及其对认知战的影响，为未来认知战的发展提供了借鉴。 关键词：美国，北约，VRE，虚拟现实环境，认知战

认知战在功能上可以定义为“外部实体将舆论武器化，目的是（1）影响公共和政府政策，（2）破坏公共机构稳定”。从技术的角度来看，我们可以说“认知战是一种艺术，它能欺骗大脑，或使大脑对已知内容产生自我怀疑”。欺骗等同于对认知能力的攻击。在关于认知战的讨论中，情绪通常会被描述为对认知能力的限制，是认知战中必须克服的障碍。但过去几十年的研究表明，情绪并不会限制认知能力，而且是认知能力不可或缺的一部分。这反过来表明，对认知能力的主要攻击方式是通过情绪操纵。例如：“在神经科学研究和心理学研究中有一点已经很清楚，即没有情绪就不可能做出合理或理性的决策。因此，情绪是有效决策的必要条件，这也包括在战争环境中。”因此，要损害敌人的决策能力，就要适当地操纵和影响决策中不可或缺的情绪。

认知战的概念主要来自认知科学领域。神经科学家约瑟夫·勒杜（ ）在谈到认知科学时表示“有一种纯粹的认知方法，这种方法忽略了对情绪、动机等的考虑，描绘了一种对真实人脑的虚构且高度不切实际的看法。人脑既不只有认知功能，也不只是情感功能，而是两者兼有的，甚至不仅只有这两种功能。认知活动将大脑变成一种信息处理设备，大脑中没有了目标、奋斗、欲望、恐惧和希望，将毫无生机，在认知框架内融入情感，有助于将大脑从这一状态中拯救出来”。

在一项北约盟军转型司令部（ACT）认知战研究中，研究人员非常重视神经科学和技术，这是有道理的。然而，还有一组技术即将出现，我们需将它放在认知战讨论的前沿，即虚拟现实环境（VRE）技术。这一技术像Meta公司的“元宇宙”（）一样，在今天和不久的将来，为基于情绪操纵的认知攻击提供了巨大的能力。如果北约部队要在作战中获得和保持认知优势，就必须学会识别这种基于情绪操纵的认知攻击，并减少这种攻击的影响。除了通过人为因素与医学（HFM）、信息系统技术（IST）、系统分析与研究（SAS）以及建模与仿真小组（NMSG）等公认的领域来了解VRE的潜力之外，我们还必须关注心理学领域。

在过去的几十年中，许多实验和心理治疗的发展已经清楚地证明了刚诞生的VRE在情绪操纵方面的能力。VRE已被证明能有效诱发恐惧和焦虑等负面情绪。例如，使用VRE以可控方式引发患者恐惧的恐惧症治疗。虽然引发恐惧的能力可以作为治疗手段，但它也可以使目标受众容易受到虚假谣言或阴谋论等有害信息的影响。

我们可以设想一个发生在不远的未来元宇宙中的虚构场景：一位白人至上主义者通过一个新的沉浸式VRE向观众发表演讲，以鼓动观众参加即将举行的“拯救种族”集会。他不仅可以使用VRE为观众描绘一幅画面，让他们兴奋，而且还可以让他们不仅作为观众，而且可以作为积极的参与者参与其中。观众能够看到、听到和感觉到，自身正处于一场暴力不断升级的“拯救种族”示威中。他们能够以暴徒的身份发泄自己沮丧的情绪，这让他们感到兴奋。同时保卫祖国、抵抗入侵移民也让其自我感觉良好。这一切似乎都是真实的真人百家家乐app，但事实并非如此。这一切都是虚拟的，而且达到了预期效果。他们很兴奋，并准备好在真实世界中体验同样的感受，参加一场真正的、潜在的暴力“拯救种族”游行。接下来，假设北约各成员国同时出现了类似的游行，极端种族主义、民族主义和反北约情绪将引发大规模的暴力事件，这可能对北约的团结与安全构成重大威胁。

现在想象一个场景，一位政治候选人在VRE中向数百万人发表演讲。虽然每个观众都认为他们看到的是同一版本的候选人，但实际上看到的都是略有不同的版本：对于每个观众，候选人脸都经过了微妙的修改，看起来与每个观众本人相似。这是通过将观看者面部的特征混合到候选人的面部中来实现的，观看者有意识但看不出图像经过了处理。结果是，每个观众都比其他人更倾向于候选人。这不是胡乱猜想。这是一个实验事实。人们早就知道，模仿可以作为一种强大的影响力工具。

斯坦福大学的一系列研究表明，稍微改变一个政治人物的特征，使其依次与每个选民相似，会对人们的投票结果产生重大影响。实验拍摄了研究参与者和模拟竞选活动中真实候选人的照片。每张候选人的照片都被修改成与每个研究参与者相似。他们发现，如果参与者的40%的特征被融合到候选人的脸上，参与者完全没有意识到图像被处理了。即使如此，混合画面也显著影响了投票结果，使结果接近候选人的预期。在一个对照实验中，他们给一个小组展示了一组没有处理的图像，给另一小组看了处理过的图像，两组投票率发生了20%的差距。在VRE中，这种模仿效果可以大规模应用。

所有欺骗、虚假信息（也属于欺骗）和影响作战的核心都是情绪操纵。VRE和Meta公司的“元宇宙”一样，将在社交媒体、电影、电视和印刷品等当今通信媒体中，以难以想象的程度，对用户进行心理操纵、情感操纵和隐私侵犯。不怀好意之人将把欺骗和影响的艺术推向新的高度或深度。

根据多媒体百科全书，“虚拟现实（VR）是一种以合成或虚拟方式提供几乎真实和可信体验的技术。沉浸式VR的目标是让用户完全沉浸在计算机生成的世界中，给用户一种‘走进’了合成世界的感觉。”这个定义似乎很直接，很简单。然而，人们可以利用使VRE像通信环境一样迷人的相同特性来对其用户造成伤害。当涉及到情绪操纵时，VRE的两个特征特别重要——在场和体现。“在场”的概念是，参与者感觉自己在没有任何计算机的帮助下直接进行交流。这有时被称为“非调解幻觉”。VRE产生的在场感是引发强烈情绪反应的重要因素。“体现”指的是用户感觉他在VRE中的化身或虚拟身体是他的实际身体。

那么，“在场”和“体现”是如何实现情感操纵的呢？为了理解这一点，我们先了解“具体认知”理论。根据这一理论，认知取决于拥有一个具有一定感知和运动能力的身体，这些能力对推理、记忆、语言和情感至关重要。我们的身体经验和处理是理解我们自己情绪以及他人情绪和意图的基础。情绪是由多模态输入形成的。肢体语言是我们交流的重要组成部分。它包括各种非言语信号，如眼神凝视、手势和面部表情，我们用它们来传达意图和情绪。与口语不同，我们经常在潜意识中产生和感知身体语言。身体语言是我们沟通的重要组成部分。我们的感知能力不仅仅是为了与他人交流，它使我们能够从环境中获得广泛的情感和意图。

将体现认知的思想与VRE的“在场”和“体现”特征相结合，允许人与人之间以及人与环境之间的交互，从而充分利用人类的沟通能力。在传统的社交媒体环境中，这种级别的互动是不可能的。当然，这既是好消息，也是坏消息。好消息是，这样可以更好地沟通。坏消息是，它不仅让用户接触到现实世界中使用的各种欺骗性、虚假性和影响力的相关技术，还让他们接触到这些技术的加强版。事实上，这些加强版会让用户的虚拟体验与现实世界的体验、记忆和理解无缝融合。这改变了他们看待世界和理解世界的方式，并影响了他们在其中的行为方式。

随着沉浸式技术变得越来越成熟，它们将收集更多种类的生物特征数据。例如，目前的VR头戴式耳机主要用于追踪身体运动，而眼球追踪技术目前正被引入至航空航天工业等领域。随着传感器变得越来越小，耳机和其他可穿戴设备变得越来越轻、更易于管理，虚拟现实系统将能够收集多个生物特征数据流。结合这些数据流的虚拟现实设备将能够测量和预测用户的行为和态度。许多人表示，他们将使用此功能来增强用户体验。但其他人可能会使用该技术有效地操纵暴徒，去攻击那些被塑造成坏人的无辜者。

敌人可以利用一些类型的生物特征数据。例如，皮肤电流反应可用于辨别用户的情绪强烈程度。面部肌肉表现出的悲伤、恐惧、惊讶、愤怒、轻蔑、厌恶和喜悦等情绪可以使用探测肌肉张力的肌电图（EMG）测量。EMG可用来探测极其快速且很难掩饰的微表情。眼动仪可用于观察受试者在视觉上发现的显著内容。脑电图可以测量用户在任何时候的注意力。敌人可以用一个系统来综合分析这些生物特征数据流，再用其它的系统生成一个用户情感状态的实时综合图表。该动态图表可用作反馈回路，以修改对用户的刺激以获得最大影响。与行走和其他运动相关的生理特征对于步态跟踪非常有用，在步态跟踪中，人们可以通过特定的行走方式来识别人。VRE可以测量其他类型的身体姿势，这些可能会像指纹、视网膜扫描或声纹一样用于识别用户的身份。

各种各样十分细节的生物特征测量将共同实现对用户行为、互动和反应的监控。这种监控将支持对他们行为的细节分析，这远远超出传统社交媒体所能做到的。这将比以往任何时候都更有效地支持对用户的操纵。

VRE身临其境的特性可能会被不怀好意的人利用，试图让用户无法区分真实体验和被设定好的人造体验。沉浸式环境将用户置于第一人称的位置，而不是传统社交媒体中的第三人称观察者。他们可以让用户摆脱传统的观察者角色，并将他们作为故事的中心。这使得说服性消息成为环境的一部分，看起来更自然，这样用户就不会意识到正在发生什么。换言之，这样可以制造一个用户无法识破的“广告”。

还有一个重要的问题，那就是如何帮助用户确保他们不会将有目的的说服性内容误解为自然产生的内容。在传统的社交媒体环境中，这一问题还没有得到解决。VRE中操纵的方式比在传统的社交媒体环境中的操作方式更广泛。例如，在一个VRE中，现役战区的士兵能够收集、讨论某个事件并彼此共情。敌人可以侵入这样的环境并植入内容，就像两名士兵进行一场看起来真实的讨论，其目的是传播恐慌并使部队士气低落。用目前的技术很难检测到这一点，特别是如果他们的对话使用了广泛的情感交流渠道，如手势、语音语调、瞳孔扩张、面部表情等。

结论

认知战是指降低敌人的认知能力的作战行动。在认知战环境中保持认知优势的一个关键因素是有效的认知防御。情绪是认知能力不可或缺的组成部分，因此，针对认知能力的主要攻击方式是情绪操纵。随着当前社交媒体向虚拟现实环境过渡，虚拟现实环境（VRE）将成为未来的主要战场。由于其沉浸式的特点，VRE为基于情绪操纵的认知攻击提供了机会，其水平远远超出了、和等当今社交媒体环境的水平。VRE的情绪操纵能力已经在心理学和心理治疗中得到了证明，目前VRE已被用作各种心理治疗。为了充分保护本国军队免受此类认知攻击并确保认知优势，北约必须学会自动识别此类攻击。北约必须不断发展为其军队接种“认知疫苗”的技术，以及组织结构和机制，以持续不断地向北约各级人员提供此类攻击的意识和预防措施。

作为满足VRE中保持认知优势要求的第一步，北约必须制定关于VRE中情感操纵技术的完整分类体系和目录，以作为制定适当缓解策略的基础，为未来的北约部队提供保护。北约还需要对心理学和心理治疗文献进行全面调查和研究，这些文献内容包括使用了现有VRE进行情绪操纵的各种实验和实践经验的结果。可靠的数据和证据以报告的形式证明了VRE技术可用于情绪操纵，这些技术已被用作各种心理治疗，并与情绪操纵的VRE实验结果一起使用。这项分析和研究的结果将为未来认知战环境中发展缓解和防御策略以维持认知优势奠定基础。同时，北约必须开始设计组织和指挥结构，以实施和执行防御认知攻击的缓解策略，保持认知优势。这种结构需要高度专业化的专门知识和同步发展的技术。

毫无疑问，VRE的许多特征将对北约大有裨益。但是，在北约准备利用这项新技术的优势的同时，也必须准备面对其潜在的危险。

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