全息操作系统

引言

全息操作系统 (Holographic Operating System) 实际上是一种集成标准，它能够将真实空间与全息图叠加，并允许进行三维控制。与典型解决方案不同，该产品采用了增强现实和全息投影技术，呈现出可操作并能在实现过程中进行管理的物体，使其成为控制数字对象和信息的系统解决方案。

全息操作系统的第二个理念侧重于用户监控整个过程的界面，无需实际操作设备甚至语音控制，这使得整个过程非常自然。这些系统预计将在教育、医疗保健、游戏和产品设计等应用中发挥至关重要的作用，用户可以查看或探索以前不可能的数据和环境。自首款增强现实头显 Microsoft HoloLens 问世以来，人们就对这类系统可能影响各行业产生了初步的认识。

其他要求包括一个性能得到改进的复杂全息操作系统引擎，以及能够与 AI 接口以处理手势识别和渲染等任务，同时支持语音命令。这些功能使全息 操作系统 成为人机交互中最有前途的领域之一，在提高生产力、娱乐和通信方面具有巨大的应用潜力。

计算领域全息技术的历史与演变

全息技术最初作为一种摄影技术，自1947年由匈牙利科学家丹尼斯·盖伯 (Dennis Gabor) 创造以来，经历了无数的变革。盖伯创造全息术的初衷是为了改进电子显微镜，而由于全息图的形成需要光的相干性，因此在1960年代激光发明后，全息术迅速流行起来。盖伯因其在波前记录方面的贡献（这是现代全息计算的基础）于1971年获得了诺贝尔奖。

在20世纪70年代和80年代，一种被称为光学全息术的技术出现，它允许在感光板上记录球形图像。全息术则在20世纪90年代初进入数字世界，并在此期间形成了数字全息术。这使得实时计算机生成全息图成为可能，并将其应用扩展到计算成像、存储和娱乐媒介。

然而，全息术在计算领域有着广泛的应用。该领域还引入了精确的信息存储方法，其中一种是全息数据存储。同样重要的是要知道，全息系统与其它存储系统不同，它们以三维方式工作。这使得全息系统比其他存储系统具有更高的容量和更短的数据检索时间。这带来了新的变革，在增强现实、虚拟现实和全息术等领域尤为明显。

如今，我们发现微软等一些公司正在探索全息计算，其产品 HoloLens 将全息和增强现实融合在一起。它允许用户通过语音命令和手势与全息图进行交互并练习任务，这为人类与计算机的交互模式奠定了基础。这类全息技术在计算机领域的未来一片光明，尤其是在教育、医学和娱乐领域，这些领域很可能会构建在3D之上。

全息操作系统的主要特点

1. 三维用户界面 (UI)

全息操作系统提供了一种用户以虚拟三维形式与计算系统交互的方式。面板漂浮在自由空间中，作为一种自然的方式来导航和操作数据以及应用程序。

2. 手部和姿势跟踪

第二种类型或系统属性可能是导航或跟踪手部及其运动的可能性。所有嵌入式传感器和摄像头都可以识别和研究手势，因此可以实现非接触式管理全息图和执行任务。

3. 语音命令集成

正如前面所强调的，全息操作系统具有语音识别功能。这允许用户通过输入命令、移动全息图以及使用身体动作进行导航，使整体体验更加愉悦。

4. 空间映射和交互

操作系统使用的空间映射是指允许感知用户物理位置的概念。它遵循真实的几何和曲线形状，测量实际的平面和体积；全息图会与实时环境融合。

5. 混合现实功能

全息操作系统可以在很大程度上将真实物体与计算机生成的物体进行接口。真实和虚拟环境的协同集成提供了在设计问题、教育甚至游戏中更好地利用技术的方法。

赋能全息操作系统的核心技术

1. 增强现实 (AR) 和混合现实 (MR)

AR 和 MR 技术是全息操作系统的心脏。这些系统将计算机生成的资讯叠加到物理环境中，用户可以在其中与虚拟物体进行物理交互。这种集成提高了用户活动和对话模型的组织。

2. 先进的传感器技术

每个全息设备都配备了深度传感器、用于辅助运动的摄像头以及其他类型的运动传感器，如 Kinect。这些探测器记录周围环境，更重要的是记录用户的运动，以便全息操作系统能够实时准确地定位对象。此功能对于确保生成的数字内容与用户工作的环境集成至关重要。

3. 计算机视觉

传感器的数据被接收，计算机视觉算法尝试对周围世界进行评估，并对该区域进行初步评估。这些算法帮助全息操作系统识别表面和对象的定位方式以及用户的手势如何改善交互。全息叠加和交互需要极高的 计算机视觉 精确度才能在显示面板的特定区域实现。

4. 空间映射

全息操作系统被描述为一种使用空间映射构建三维用户空间环境的幻觉的设备。这种映射对于正确放置设备并确保它们与真实对象正常工作至关重要。它还允许系统响应例如家具或照明的变化。

5. 高性能处理

由于全息操作系统基于应用程序进程和实时应用程序，复杂的全息图需要大量的计算能力。以下是一些在 Microsoft HoloLens 等设备中使用的功能：因此，高性能处理器（如高通的骁龙）可确保高性能。

6. 云计算和边缘计算

全息应用程序大部分利用云计算来转移大量计算负载，正如上面提到的大多数全息应用程序一样。此外，它还为执行更复杂的计算以及数据存储提供了机会。因此，人们公认通过实施边缘计算可以提高结果，因为数据计算发生在更靠近用户的地方；实际上，没有延迟。

全息操作系统的应用

1. 医疗保健

全息操作系统是正在彻底改变医疗培训和患者管理的新数字学习平台。手术室中的外科医生还可以看到患者身体的大型全息图，这意味着如果进行复杂的手术，很可能会成功。这用于术前程序，同时也能帮助医学生准备处理逼真的模型。

2. 教育

因此，全息操作系统融入了学习体验，尤其是在进行培训课程时。学生可以获得他们正在学习的现象的模型，根据 课程大纲，例如 生物学、 物理学 和工程学，从而增强他们的学习。通过这种方法，参与度和注册率得到了极大的提高，从而提高了学习效果。

3. 电信

电信通过使用全息系统增强了交互。在使用 Holo 工具时，与不在物理会议中的人的交互质量远高于 VC，因为有些想法需要与这些人进行交互，正如在这个随意的对话中所见。

4. 市场营销和广告

公司在广告中使用全息显示屏来吸引目标消费者。全息图以三维形式展示产品，买家可以触摸，从而促进销售。

全息操作系统的优势

1. 沉浸式体验

全息操作系统提供了一种三维多任务处理环境，使其更容易参与和执行。用户可以与虚拟对象进行交互，就好像该对象是真实的，这也为用户提供了真实的方法。

2. 增强的视觉化

与传统的二维界面相比，全息显示屏为图像提供了真实的深度和维度。这使得简化大量信息成为可能，在设计、教育和医学成像等领域尤其有用。

3. 应用的多功能性

该工具可用于娱乐和游戏行业，也可用于教育和视频会议。这种灵活性使其在多个行业中都具有优势。

4. 改进的协作

由于全息环境包含多维空间，用户可以进行实时交互。共享的 3D 模型和数据可视化等技术允许调整元素，从而使团队合作更加高效。

5. 安全识别

此应用程序改进了安全系统，例如生物识别技术和全息系统。全息识别可以使验证过程比常规方法更安全。

6. 存储能力

全息技术用于需要在大容量存储但空间有限的存储解决方案中。这对于需要大量数据收集的行业很有益。

局限性和缺点

1. 高成本

即使是全息系统的开发和安装也往往成本高昂，因为所涉及的技术非常复杂。这可能会阻碍大多数公司，尤其是小型或新兴公司的采用。

2. 技术复杂性

全息操作系统嵌入了许多技术元素，其正确使用需要专业知识。它还可能带来挑战，因为用户需要学习软件的一些功能，导致可用性和采用率不高。

3. 有限的视角

全息图的一个主要限制是，它们需要从特定角度观看。除非从给定的角度观看，否则用户可能无法完全获得全息图像的深度和细节，这可能会降低演示和应用等概念的有效性。

4. 能源消耗

全息系统在运行期间可能需要大量能源，这可能引发关于可持续性和长期运营成本的问题。

5. 环境限制

环境因素，如光照和大气，也限制了全息技术的功能。这可能会影响全息图的清晰度和质量。

6. 内容创作挑战

创建全息内容的技术仍处于早期阶段，需要大量的时间、资源和特定的工具和技能，这也对其开发和相关内容的创建产生了负面影响。

全息操作系统的未来

1. 增强的用户界面

因此，下一代操作系统将采用全息技术，并拥有用户界面，其中自然的操作方式，通过各种手势和语音命令，无需操作各种信息图形即可轻松执行。应用这种变化将提高对示例技术的访问并增强与其交互。

2. 更广泛的应用

全息技术的未来发展将遍及社会各个领域，应用于医疗、教育和娱乐等领域。例如，医生可以使用该技术在手术中叠加现实，并以 3D 方式显示大量数据集，从而提高精度。

3. 逼真的远程呈现

评论家们还考虑了全息远程呈现的新视野，这使得远距离的参与者看起来像真人大小的全息图。这将重新定义沟通方式，尤其是一些本应例行的视频会议现在将成为面对面的会议。

4. 增加的计算能力

未来，随着用于创建全息操作系统的计算技术的进步，全息操作系统将能够利用改进的计算能力进行处理。这将有助于相应的模拟，特别是在实时数据表示中执行复杂的模拟，从而保证用户获得最高水平的体验。

5. 交互性和协作

未来的全息系统将促进更紧密的联系，并构建更集成的​​工作环境。全息内容的一个积极影响是许多人可以同时与显示屏进行交互，从而促进团队共同解决问题。

6. 个性化和适应性

未来的全息系统将促进更紧密的联系，并构建更集成的​​工作环境。全息内容的一个积极影响是许多人可以同时与显示屏进行交互，从而促进团队共同解决问题。

人工智能在全息系统中的未来升级将实现个性化体验。用户将由符合其偏好或适应其行为的系统提供服务，从而使系统更具吸引力。

结论

总而言之，HOS 是操作系统环境的一次革命性扩展，它融合了已知现实与虚拟世界。全息技术帮助这些系统在包括教育和医疗保健、电影等在内的无数应用中提供无限的交互性、协作性和可视化，但其应用受到应用传感需求的限制。

随着新的处理和显示解决方案即将到来，全息显示器为改变最终用户的未来体验提供了许多愿景。它们不仅能够通过构建虚拟 3D 环境来营造一种身临其境的感觉，从而使体验产品的过程更加有效，而且还将引导各种成功的应用。