中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)用來解決什么問題？為什么選擇中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)教學(xué)？中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)和實(shí)訓(xùn)室、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的意義是什么？這些問題總結(jié)歸納如下：
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)解決的問題：
1.認(rèn)知功能——解決從理論知識(shí)點(diǎn)到實(shí)際工作環(huán)境中應(yīng)用認(rèn)識(shí)問題。
2.交互功能——解決實(shí)際操作業(yè)務(wù)流程認(rèn)知學(xué)習(xí)的問題。
3.訓(xùn)練功能——解決實(shí)際操作技能訓(xùn)練的問題。
4.考核功能——解決技能鑒定問題。
為什么選擇中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)：中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)和三維仿真技術(shù)為核心，利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，使用者能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)身臨其境的在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合多種仿真技術(shù)為支撐。在計(jì)算機(jī)環(huán)境中構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，使實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣運(yùn)用各種虛擬實(shí)驗(yàn)器械和設(shè)備，對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行虛擬操作，完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，起到學(xué)習(xí)訓(xùn)練的作用。
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)和實(shí)訓(xùn)室、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的意義：通過醫(yī)學(xué)三維仿真模擬技術(shù)建立的仿真模型，不僅增加學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)了解的興趣，更能將抽象的畫面具體化、形象化，給學(xué)員能夠留下深刻的記憶，也給教師的教學(xué)提供了便利，提高了教學(xué)品質(zhì)和效率。中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)可以使學(xué)生通過認(rèn)藥識(shí)藥模塊掌握的詳細(xì)知識(shí)圖文信息，包括藥材的名稱，科屬、采收加工、主產(chǎn)地和性味歸經(jīng)，對(duì)應(yīng)植物形態(tài)的圖片以及飲片，藥材性狀、藥用部位等知識(shí)內(nèi)容；也可以進(jìn)行復(fù)雜的綜合知識(shí)學(xué)習(xí)如判定藥材真?zhèn)巍＝虒W(xué)實(shí)施的過程由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，使理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)結(jié)合，這對(duì)學(xué)員積累臨床經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)臨床思維能力是有利的。
（二）系統(tǒng)架構(gòu)
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)部分主要由CGSIMS（Computer Graphics & Simulation）多人協(xié)同引擎平臺(tái)及VR內(nèi)容資源平臺(tái)解決大數(shù)據(jù)一體化立體顯示、協(xié)同設(shè)計(jì)交互功能。CGSIMS可直接實(shí)時(shí)獲取多種3D輔助設(shè)計(jì)軟件數(shù)據(jù)內(nèi)容，無(wú)需數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化，減少數(shù)據(jù)損壞或丟失；結(jié)合3D立體沉浸式投影系統(tǒng)和交互設(shè)備，虛擬教學(xué)、仿真可視化等交互。
CGSIMS擁有強(qiáng)大的擴(kuò)展功能，提供了足夠豐富的軟件接口，能夠提供滿足客戶需要的定制化開發(fā)能力，通過對(duì)自主核心引擎的編輯，幫助客戶解決在這些領(lǐng)域內(nèi)的問題。中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)底層采用CGSIMS核心，加入數(shù)據(jù)層和表現(xiàn)層。數(shù)據(jù)層采用服務(wù)器端sqlserver數(shù)據(jù)庫(kù)和客戶端SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)并行的處理模式。表現(xiàn)層采用多種表現(xiàn)形式并存的模式，投入市場(chǎng)時(shí)候根據(jù)客戶需要選擇表現(xiàn)方式，表現(xiàn)方式有：1、3DLED動(dòng)捕系統(tǒng)相結(jié)合的三維交互式大屏；2、瀏覽器webGL互聯(lián)網(wǎng)模式；3、電教室HTC/Oclus等VR設(shè)備表現(xiàn)；4、Zspce交互式電腦；5、普通電教室普通電腦鼠標(biāo)鍵盤交互模式；
系統(tǒng)硬件部分由顯示系統(tǒng)，圖形工作站系統(tǒng)，人機(jī)交互系統(tǒng)等組成，并充分依據(jù)系統(tǒng)可行性，拓展性，穩(wěn)定性進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，滿足日常教學(xué)，實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)，沉浸體驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)的應(yīng)用。
1、認(rèn)藥識(shí)藥
中藥材及飲片鑒別中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)，提供不少于350種中藥材的詳細(xì)知識(shí)圖文信息，包括藥材的名稱，科屬、采收加工、主產(chǎn)地和性味歸經(jīng)，對(duì)應(yīng)植物形態(tài)的圖片以及飲片，藥材性狀、藥用部位等知識(shí)內(nèi)容； 系統(tǒng)內(nèi)置搜索引擎，方便進(jìn)行藥材資料的搜索；
2、真?zhèn)舞b別
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)展現(xiàn)真?zhèn)嗡幉蔫b別的詳細(xì)知識(shí)點(diǎn)信息，包含真?zhèn)嗡幉牡膱D文信息，其中文字信息需包含：藥材性狀信息，如形狀、尺寸、顏色、表面紋理、質(zhì)地氣味等。 中藥材包含不少于80種真品及其偽品，每種藥材真品圖片2-3張，偽品圖片1-2張，圖片均為高清實(shí)拍圖片，圖片分辨率不得低于1000*500，并具有特征說明。
3、顯微學(xué)習(xí)
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)包含不少于以下44種藥材顯微鏡下特征圖文說明： 大黃、牡丹皮、五味子、黃連（味連）、厚樸、補(bǔ)骨脂、甘草、肉桂、小茴香、人參、黃柏、檳榔、當(dāng)歸、大青葉、麻黃、黃芩、番瀉葉、薄荷、白術(shù)、丁香、穿心蓮、半夏、洋金花、豬苓、浙貝母、金銀花、茯苓、天花粉、紅花、珍珠、黃芪、山茱萸、石膏、川貝母（松貝或青貝）、砂仁。 每種藥材都包括詳細(xì)的圖文說明，圖文說明包括藥材的橫切面顯微特征圖以及粉末特征圖。 根據(jù)不同藥材特性，展示的高清顯微圖像要配有文字描述。 所有藥材可按照12類功效分類也可以按照歸經(jīng)分類，方便檢索和學(xué)習(xí)；
4、考核訓(xùn)練
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)考核模塊包含：理論考核和實(shí)訓(xùn)考核兩部分構(gòu)成成績(jī)，理論考核部分系統(tǒng)從題庫(kù)抽題分選擇題和判斷題，進(jìn)行理論知識(shí)考核，實(shí)訓(xùn)考核包含：內(nèi)置中藥材圖片，藥名、功效等知識(shí)信息點(diǎn)。 在練習(xí)模式下學(xué)生可根據(jù)中藥材的模型或圖片填寫藥品名稱和藥品功效，可以驗(yàn)證對(duì)錯(cuò)； 學(xué)生可根據(jù)中藥材粉末的圖片判定藥材名稱，可以驗(yàn)證對(duì)錯(cuò)； 學(xué)生可根據(jù)真?zhèn)沃兴幉膱D片判定藥材真?zhèn)危梢则?yàn)證對(duì)錯(cuò)。
自主測(cè)試模塊：軟件采用真實(shí)藥材三維模型或圖片的方式，通過軟件學(xué)習(xí)藥材的類別、藥材特征、藥材的鑒別等進(jìn)行學(xué)習(xí)和練習(xí)；
5、知識(shí)庫(kù)（資源庫(kù)）
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)教師端可以上傳各類教學(xué)資源、課件、微課視頻、PPT等。學(xué)生端可以學(xué)習(xí)和下載老師或系統(tǒng)中提供的各種學(xué)習(xí)資料。
中藥方劑近600個(gè)方劑的詳解，2200個(gè)中成藥詳解。中藥培育技術(shù)詳解160例。
6、VR模塊（3D交互式大屏、Zspce、HTC VIVE）
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)VR模塊是系統(tǒng)硬件支持?jǐn)U展模塊，該模塊支持3D交互式大屏、Zspce、HTC VIVE等硬件環(huán)境，接入對(duì)應(yīng)的硬件后啟動(dòng)VR模式即可用硬件進(jìn)行交互控制。學(xué)校根據(jù)自己的實(shí)際應(yīng)用情況來配置硬件環(huán)境，默認(rèn)是電教室普通計(jì)算機(jī)上鼠標(biāo)鍵盤控制的仿真操作，如果具備條件的情況下后續(xù)購(gòu)買配置一定的虛擬仿真設(shè)備就可以無(wú)縫對(duì)接這些設(shè)備。
7、系統(tǒng)管理
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)管理包含：組織架構(gòu)管理：對(duì)學(xué)校內(nèi)院系、專業(yè)和班級(jí)信息進(jìn)行增刪改查。教師管理：對(duì)教師進(jìn)行增、刪、改、查。學(xué)生管理：支持對(duì)學(xué)生進(jìn)行增、刪、改、查，批量導(dǎo)入。考試管理：考核權(quán)重，分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)等。系統(tǒng)日志：系統(tǒng)日志方便管理員和老師查看學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄情況。
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)，是一個(gè)高度集成化的系統(tǒng)。可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程實(shí)訓(xùn)、方案推演、科研、學(xué)生實(shí)踐等諸多功能，本系統(tǒng)具備高度開放性，硬件方案采用開放式架構(gòu)，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求可以選配方案中的任意一種或多種設(shè)備進(jìn)行集成應(yīng)用。
3D顯示系統(tǒng)提供良好的人機(jī)交互體驗(yàn)，豐富的軟件硬件接口，讓參與者能夠直接和虛擬世界的三維模型進(jìn)行交互，并提供豐富的交互功能體驗(yàn)。（3D交互式大屏、Zspce、HTC VIVE）都可以完成不同形式的3D交互式仿真體驗(yàn)。
包含小間距LED顯示系統(tǒng)，交互系統(tǒng)，圖形圖像渲染系統(tǒng)，U3D立體插件，虛擬教學(xué)軟件平臺(tái)及配套系統(tǒng)幾大部分。各個(gè)系統(tǒng)子系統(tǒng)通過局域網(wǎng)絡(luò)連接，協(xié)調(diào)作業(yè)滿足虛擬實(shí)驗(yàn)中心的教學(xué)科研任務(wù)要求。
中藥學(xué)虛擬仿真系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下所示：
2、HTC Vive頭盔硬件支持
HTC Vive借助精準(zhǔn)的移動(dòng)追蹤和自然的操控手柄手勢(shì)，體驗(yàn)空間定位游戲。借助前置攝像頭，在需要時(shí)打量一下真實(shí)世界。無(wú)需摘下頭戴裝置即可打開應(yīng)用程序和游戲。這是完全的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)。
令人沉醉的耳機(jī)音效
一旦佩戴上Vive頭戴式設(shè)備，您將進(jìn)入一個(gè)充滿驚喜的世界。您可以自由行走、盡情探索-陪護(hù)人指引系統(tǒng)能確保您在游戲區(qū)域內(nèi)安全無(wú)虞。令人驚艷的視圖效果讓您同時(shí)感受真實(shí)而又夢(mèng)幻的體驗(yàn)。
全方位的掌控
高清觸覺反饋和直觀的手勢(shì)讓您能夠輕松自然地玩游戲并與虛擬世界進(jìn)行互動(dòng)。Vive的兩臺(tái)無(wú)線控制器配備的24個(gè)感應(yīng)器使移動(dòng)暢通無(wú)阻，讓您在虛擬現(xiàn)實(shí)中獲得前所未有的多樣化體驗(yàn)。
基站提供助力
由于突破性的基站技術(shù)能幫助頭戴式設(shè)備和控制器在空間中追蹤其準(zhǔn)確位置，您可以借助Vive實(shí)現(xiàn)360? 動(dòng)態(tài)追蹤。自由探索并與虛擬世界互動(dòng)。空間定位虛擬現(xiàn)實(shí)讓您處于萬(wàn)物的中心。
zSpace通過在一體式計(jì)算機(jī)和筆記本電腦中集成最新的AR / VR技術(shù)，提供了令人驚嘆的交互式體驗(yàn)。zSpace利用三種感官特性創(chuàng)造出自然直觀的體驗(yàn)。每個(gè)zSpace系統(tǒng)都在顯示屏中內(nèi)置了跟蹤功能。這些傳感器可跟蹤您的zSpace觸筆和眼鏡。當(dāng)您傾斜頭部以環(huán)顧對(duì)象時(shí)，zSpace會(huì)動(dòng)態(tài)更新以完整，高清顯示正確的視圖。從金屬框架的追蹤眼鏡到輕量級(jí)的非追蹤眼鏡，zSpace眼鏡是必不可少的。追蹤眼鏡提供完整的體驗(yàn)，而非追蹤眼鏡允許同伴加入和參與。zSpace觸筆像鋼筆一樣握持。通過6個(gè)自由度，使用者可以在拾取和檢查物體時(shí)自然地旋轉(zhuǎn)手腕。觸筆上的按鈕根據(jù)打開的應(yīng)用程序執(zhí)行不同的操作。
