利用混合现实进行智能基础设施设计的四种方法
当微软在2015年发布 HoloLens 时，大多数人都以为它是一款华丽的新游戏平台，一个将三维图像投射到物理世界的护目镜。其实，它并不是虚拟现实，而是实际环境和虚拟物体的混合现实，玩家可以在这种情况下与外星蜘蛛机器人进行激光枪战。但是一些用户则发现了 HoloLens 在现实世界中能够解决问题的潜力 — 包括填补基础设施流程中的衔接空白。
在 CDM Smith 任职创新和颠覆性技术高级经理的斯科特·阿尔德里奇（Scott Aldridge）说：“当微软宣布推出 HoloLens 时，我们和大家一样都感到惊讶。” “尽管我们的注意力是在我们的业务中使用增强和虚拟现实的方法，但 HoloLens 的混合现实对我们来说是崭新的，我们立刻意识到这是一个改变游戏规则的应用软件。”
与增强现实不同的是，混合现实是将虚拟的对象锚定在物理空间之中。Microsoft HoloLens 供图。阿尔德里奇是一家拥有125间办公室的工程和建筑公司，专注于供水、交通、能源和公共设施方面的业务。阿尔德里奇的职责是“评估新兴技术，并就如何将其应用于商业产出提出建议。我们需要驾驭数字化颠覆技术为客户创造价值 。”
该公司立即意识到 HoloLens 可用在基础设施（特别是供水和运输方面）的协作规划和设计方面的潜力。“我们想要创新，而不是做一个‘快速的追随者’”，阿尔德里奇说。
CDM Smith 使用的自定义混合现实协作平台可以将 InfraWorks 和 AutoCAD Civil 3D 等欧特克解决方案直接导入模型。通过使用这款程序，CDM Smith 已经颠覆了他们在整个建筑设计、工程和施工运营的生命周期。以下是基础设施领域的混合现实可以帮助您的公司更智能地工作的四种方式。
1. 协作：多人操作 (Holo)Deck
混合现实使用头盔将三维物体投射到用户占用的空间，将虚拟现实和现实的各个方面融合在一起。在增强现实中，虚拟对象只是被叠加在物理空间之上，不同的是，在虚拟现实中，虚拟对象可以被锚定在那些物理空间之中。
在协作规划方面，HoloLens 系统有利于实施两种关键方法：首先，多个用户可以从任何地方同时审视同一个三维投影设计。“这使我们能够进行实时的由真人大小的三维头像来实现的远程协作，”阿尔德里奇说。“通过挖掘项目的整个生命周期，我们利用这个平台实现更好的结果。我们可以在这种混合现实的体验中留言、注解并进行测量。”
其次，对于协同设计，使得混合现实比虚拟现实更好的重要一环就是准确地传达物理空间的可见性。原因很简单，也非常人性化：“大约五分之一的用户在使用虚拟现实时感到恶心，这可能会永远将他们拒之门外，”阿尔德里奇说。“相比之下，在过去的三年里，我可能已经举办了3000次混合现实的操作演示，但是因为使用 HoloLens 感到不适而提出抱怨的客户可谓是屈指可数。”
就协同设计而言，跟虚拟现实相比，三维混合现实模型的真实性并不是优先考虑的问题。“我们并不做好莱坞的那些玩意；我们的模型是用于实际工作的，”阿尔德里奇说。“我们使用我们真实的 CAD 模型，并尽量让这些模型简单化。它们看上去并不漂亮，但很有用。最初的设计之一仍然采用了我们的 CAD 层面的颜色 — 非常普通 — 但是我们使用它可以立即发现用别的办法发现不了的设计缺陷。
2. 知识传输：看得见才会分享
阿尔德里奇指出，人类大脑将大约25％的可用资源用于处理视觉数据，“这就是为什么沉浸式三维模型将成为大规模体验设计的一种非常有效的方式。” 通过让所有利益相关者直观地接触三维模型，可以既快速又高效地获得来自非技术专家的见解。
HoloLens 应用程序的早期实例提供了这个概念的一个很好的例子。为了完成密歇根州一座大桥下的大型新公交车站的项目规划，我们创建了三维飞越让客户审查，使得建设项目更容易获得批准。
“作为测试，我将模型插入 HoloLens 之中，并把它带到客户那里，这样我们就可以一起围着它边走边谈，”阿尔德里奇说。“在五分钟之内，他们就注意到一个问题，几个又大又重的盛放植物的混凝土容器，因为要当板凳用而将其宽度增加了一倍，这样一来它们就离路边太近，人们坐上去不安全。”
发现诸如此类的安全问题可以在破土动工之前快速重新设计，最终可以节省大量返工的成本并避免修改订单。阿尔德里奇表示，（聆听并接受）并非是基础设施技术专家的这种有用的见解对于 CDM Smith 的工程师来讲正在成为一种普遍现象。
“知识转移可能是 HoloLens 目前形式表现出的最佳用途，”他说。“让那些通常不会对设计有所贡献的人加入进来可以让那些具有多年日常运营和维护基础设施经验的人发挥他们的常规知识。这种方式产生的设计在完工之后需要解决的问题要少得多。”
3. 利益相关者的买入：亲身体验的力量
除了协作设计，CDM Smith 还将混合现实技术用于客户和公共演示。“说到参与、推广以及与公众和利益相关者的互动，没有比使用混合现实再好的手段了，”阿尔德里奇说。“这项技术是如此新颖，而且很少有人经历过这样的技术，所以当他们有机会尝试时就会大吃一惊。”
例如，在道路项目中，阿尔德里奇会拿着 HoloLens 的套件来参加城镇会议；这样可以让规划人员和居民实实在在地体验拟议的交叉路口。“他们能够从设计模型中穿过并从多方位实际去体验它，”他说。“然后他们做出的决定就会更加明智。它增强了我们现有的成熟的流程，增加了参与性，也加速了审核流程。”
4. 对可构造性的审查：从概念化到运作
“对可构建性进行审查是我们首先考虑的领域之一，”阿尔德里奇说。“我们可以打开和关闭 AutoCAD 模型的各个层面或者仅仅显示结构的某些部分以查找冲突。”
通过混合现实进行协作可以简化设施运营。CDM Smith 供图。这个过程对供水行业特别有用，因为供水行业的设计往往很复杂，而且其特点决定了要在地下进行施工。通过使用混合现实，远程位置的设计人员和操作员可以聚集在一起并快速解决问题。
对混合现实进行审查的好处可以扩展到设施运营方面。“我们已经创建了概念证明，以创建混合现实数字“双胞胎” — 真实资产的虚拟交互式克隆，”阿尔德里奇说。“在开始阶段它们会很简单，但随着时间的推移，通过收集和可视化正确数据以及应用正确的分析和规则的能力的提高，会不断完善。我们认为这对于运营和维护活动以及资产管理是非常有价值的。”
在线观看 HoloLens演示可能让这项技术看起来显得微不足道 — 一群人带着头盔，看上去就是在看视频游戏 — 但阿尔德里奇说，当用户自己亲身去体验混合现实时，这种印象就会立即消失。“混合现实是一种罕见的技术，其潜力必须通过体验才能真正理解，”他说。“我认为这是世界十大新技术之一，也是缩小 AEC 生产力差距的良好选择。”