增强现实可能成为地质学课堂的杀手级应用

地质学教学中最重要的挑战之一就是把外面的世界带入课堂。显然，在大流行期间，不能安全地将学生带进教室并不会让这件事变得更容易。幸运的是，数字工具可以提供新的方式来访问你所在的任何房间以外的世界。

地质学是一门非常空间的科学，可能需要大量的三维可视化。长期以来，简单的物理模型(更不用说岩石)一直被用来辅助教授断层或晶体矿物结构等知识。但是，这些东西可能会出人意料地昂贵，并占用惊人的存储空间。这是一个显而易见的地方，技术可以发挥作用，提供无穷无尽的对象、模拟和真实世界的数据-如果有一种方便的方式让学生访问它的话。

增强现实(AR)可视化越来越有能力实现这一承诺。阿斯与马丁·普拉特(Martin Pratt)谈论了他作为圣路易斯华盛顿大学(Washington University in St.Louis)一个小组成员的工作，该小组正在为班级开发应用程序，既为微软的全息镜头(HoloLens)等专门设备开发应用程序，也为大多数学生已经拥有的手机开发应用程序。

普拉特说：“你想要表现这些数据，而不是像教科书上那样在屏幕上投射的方式，而是实际上以三维的方式。”“所以你可以环顾四周，准确地操纵它，就像你在现实生活中会做的那样。我们发现增强现实(与虚拟现实相比)最吸引人的地方是它提供了一个更直观的师生环境。你并没有隐藏在化身后面。你可以使用肢体语言暗示(比如)眼神交流来引导人们去你想去的地方。“。

在几年前完成地震学博士学位时，普拉特一直对数据可视化感兴趣。他接受了这一挑战，致力于创建AR应用程序，从一款(仅限iOS)开始，它允许用户探索美国地质勘探局(USGS)最新的三维地震数据，而不仅仅是二维地图。通过这种方式，你可以更容易地理解构造板块边界的几何形状，甚至可以探索地震周围的前震和余震的模式。

使用地震AR回顾#AR中的#Ridgecrest EQ序列，其中在过去一年中发生了大约6000个M2+事件。获取#3D断层表面#虚拟行星pic.twitter.com/NkVlX0mMCX的完整360视图。

-马丁·普拉特(@sympathy4data)2020年7月13日。

与Unity游戏引擎合作后，普拉特推出了一款灵活的应用程序，名为GeoXplorer(适用于iOS和Android)，用于显示其他型号。已经有大量不同矿物的晶体结构模型，让你可以看到所有的原子是如何排列的。还有许多不同类型的岩石，所以你可以看到这些矿物在宏观世界里是什么样子的。再次扩大规模，整个岩石露出水面，让你的起居室获得真正的地质实地考察体验。更大的是，地球上有地形地图，月球和火星上也有。

而且这不仅仅是地质学的问题。由于其他领域的人们的兴趣，普拉特已经找到了现有的数据集来进行深入研究，比如蛋白质、艺术品和考古学的模型。

目前，这是一种单独的体验，但普拉特正在努力将共享空间构建到这款应用中。教师可以扫视房间，并为空间创建一个参照系。其他用户可以从他们的设备加入会话，下载该参考帧并将其与他们的视角进行匹配。完成这项工作后，学生们都将看到由教师放置和控制的相同虚拟对象，就像他们在房间前面举着一个模型一样-转移到协作体验。

该组织同时正在建立一个社区数据库，以保存越来越多的可通过该应用程序访问的对象目录。对于已经数字化的数据，这是一个简单的操作。将物理世界的碎片转化为数字模型是一种不同的操作。谢天谢地，最近这件事变得容易多了。没有必要用昂贵的仪器对物体进行激光扫描。使用“从运动到结构”的摄影测量软件，你可以简单地处理来自不同角度的多幅图像来制作模型。

普拉特说：“我们在实验室里有一个小灯箱，里面有漫反射光，可以展示你想要测量的手部样本。”“它在一个小转盘上，所以你只需要每10度拍一张照片，在一个关卡上一直拍36张不同的照片，然后稍微移动一下模型，再拍36张……。然后试着收集整个手部样本。“。

这些对象的大小和分辨率目前受到我们设备以所需刷新率渲染它们的能力的限制。这些系统即将出现的一件事是自适应分辨率功能，当您放大对象的某一部分时，它会加载更多细节。这有各种各样的应用；例如，NASA的火星漫游者团队可以利用它在这颗红色星球的图像中四处走动，同时保持近距离观察事物的能力。但它也将为课堂提供更多的选择。

除了静态模型之外，一些交互式模拟也在进行中。普拉特正在与哥伦比亚大学的冰川学家合作开发一种冰川模拟器，它可以让你在虚拟的地形上-甚至在你的桌子或楼梯上-增长和缩小冰川。

这些都是实用而独特的教与学工具，特别是它们不需要昂贵的新设备就可以共享。(尽管拥有全息镜头在用户界面和控制部门肯定有其优势。)。随着越来越多的人发现这项技术的价值，并贡献新的物体和场所模型，它的有用性可能会增加。

“(AR)有望在几年内渗透到研究生和本科生中，他们会说，‘哦，我再也不用只用笔记本电脑了。实际上，我可以用一个我就坐在这里的设备，以一种不同的方式展示我试图研究和理解的三维数据，‘“普拉特说。

当然，你根本不需要是一名学生就能从中获得一些乐趣。任何人都可以自由地在月球漫步或召唤异国情调的水晶到你的桌子上。你知道，就像巫师一样。