虚拟现实技术的发展现状与热点演进研究——基于WOS数据库的图谱分析（2010-2020年）

王升辉

北京印刷学院 北京市 大兴区 102600

前 言

虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是一门复杂的、多学科交叉互融的新兴技术，研究的重点包括VR技术的突破与创新、VR技术的应用，以及VR应用的实践等。互动性、沉浸性和共享性是虚拟现实的三个特征，近年来国内外学者朝这个方向的研究趋势越来越明显。本文将文献数据和VR相关信息转化为可视化图表，具体分析VR技术在近十年间的关注情况、发展趋势和研究现状，为其未来的研究热点和发展方向提供新思路。

1 选题依据

1.1 研究背景

VR是美国VPL公司创建人拉尼尔在20世纪末提出的一项基于计算机科学的高新技术。在21世纪得到发展，其利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，给使用者提供关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。VR技术可广泛应用于教育、建筑、医学、游戏娱乐等众多领域。

1.2 研究意义和目的

一方面，随着新媒体技术的不断成熟，追寻身临其境的体验感和沉浸式的交互感是新时代用户更加渴求的方式，虚拟现实技术为人类实现这一目标提供了可能；另一方面，利用虚拟现实技术的特征与优势，除了沉浸感更好的仿真之外，更多的还是让体验者感受到平时接触不到的场景和特殊体验。因为有了沉浸式体验和仿真的交互研究，共享式的传播和选择式地保留才有可能实现。用户的体验效果越佳，这种接受和传播的速率便会越快，即虚拟体验的潜力是无穷的。

2 数据来源

文献来源于Web of Science（WOS）数据库的核心合集（Web of Science TM Core Collection），该系统充分利用World Wide Web强大的检索功能进行及时更新，其引文记录所涉及的范围广泛。为了准确检索近十年以来VR技术研究领域内的文献，通过高级检索和人工剔除无关数据相结合的方式，最终以TS=（Virtual Reality*AND VR）NOT FO=Academy of Natural Sciences NOT FG=IRG-58-00*为检索方式进行高级检索，共检索到891篇相关文献。

3 研究方法

从WOS数据库中下载文献原始数据载入运算，在Cite space里进行转换得到所需的样本数据，再运用WPS的图表编辑功能绘制出共被引文献、关键词共现、作者发文量等图谱。本文主要使用了Cite space文献计量可视化分析软件。它是基于文献计量方法——共引（共被引）而开发的，用于绘制各个领域知识图谱的免费软件。整合这一软件的优势绘制科学知识图谱，主要探究2010年到2020年间VR技术研究领域的发文数量、发展趋势、研究热点和演进路径。

4 虚拟现实（VR）技术可视化图谱分析

4.1 年度发展趋势

总体来看，2010-2020年间VR技术可视化领域出版的文献数量呈上升趋势，如图1所示。根据每年的发文数量可将VR技术可视化研究分为四个阶段，2010-2012年是下滑期，每年的文献数量递减，平均每年发布26篇；2012-2014年是回升期，发文数量逐年增多；2014-2015年又发生了转折，发文数量相对减少；2016-2020年是突变期，发文数量明显增多，虽然搜集了2020年近十个月的文献数量，就目前数据来看，达到了峰值250篇。按照近十年的发展趋势预测，2021年的发文数量也将持续走高，根据数据显示的趋势，VR技术从2016年开始被人们越来越多的关注，这表明虚拟现实技术研究是一个新型的研究领域，将会受到更多的关注、投入更大的研究力度。

图1 2010-2020年VR领域出版的文献数量折线图

4.2 研究领域分布

2010-2020年间，VR技术运用领域主要集中在计算机科学、工程学、神经学、电子通信、科学图像技术、教育学、心理学和物理学等领域，如图2所示。从图中可以看出，计算机科学和建筑工程是VR技术的重点研究领域，因为VR技术是通过计算机建模来模拟虚拟的三维场景的一种交互方式，在空间上有扩展作用，可以让用户在空间上无限制地进行体验，这也便于建筑行业更高效、更直观地进行规划设计。同时，从图中可以看出，VR技术在图像处理和电子通信领域的应用也越来越多。将VR技术与医学和教育行业相结合也是近年来的一个热点话题，不仅能够减少治疗过程中的风险，更能提升医生的专业水平；富含趣味性的VR交互实践不仅提高了教学质量，也让学生更加积极主动地沉浸到学习的氛围当中。

图2 2010-2020年VR技术涉及领域文献统计图

4.3 高频次被引文献分析

通过对2010-2020年间891篇文献中被引频次最高的十篇文章做计量分析，得到该领域最新的研究前沿，是探究演进脉络和发展方向的重要参考依据。VR技术主要涉及therapy（治疗）和rehabilitation（康复），也就是医学领域，其中，Saposnik，Gustavo和Levin，Mindy通过Meta分析，评价虚拟现实技术对脑卒中后运动功能改善的影响，确定VR是一种新型的神经康复辅助治疗技术。Bohil，Corey J和Biocca，FrankA一起合著的《VR技术在神经学研究和治疗方面的运用》为VR技术在神经康复领域提供了新思路，VR创造了交互式的、多模态的感觉刺激，为神经治疗提供了有效经验。因此，VR在医疗领域，尤其是在神经学、康复理疗和心理疗愈方面的特殊贡献是不容忽视的。

2010-2020年VR技术可视化领域前十高发文量国外作者中Riva G发过9篇有关于VR技术的文章，如图3所示。其主要对VR技术的实际应用和相关领域的结合方面比较重视，从而发表的文章都是和实际生活息息相关的案例分析及研究。其他几位作者的文章被引次数也较高，在学术研究上也有参考价值。

图3 2010-2020年VR技术领域前十高发文量作者统计图

5 研究热点和发展前景

5.1 高频关键词

通过对891篇文献中的关键词进行降序排列，虚拟现实技术、VR新闻、VR教学和VR电影是VR可视化领域里的重点研究主题，如图4所示。“VR技术”这一关键词在891篇文献中358篇都有提及，甚至是作为研究的主题被进行分析和研究，与这一技术相关的应用和实践是主要内容。同时，近年来VR领域也与相关行业进行融合创新，如旅游、教学、动漫游戏等，在丰富人类精神生活的同时，创造了无数休闲娱乐的新方式和新体验。作为新媒体技术的代表元素，VR在当今社会中的应用价值和创新作用是与日俱增的，与多学科交叉融合的趋势愈发明显，VR技术的实际应用潜力和学术价值都将是无穷的，亟待更多人士去密切关注和深入挖掘。

图4 2010-2020年发表文献中VR相关高频关键词词云图

5.2 虚拟现实（VR）技术研究热点

这十年期间，在VR技术研究领域中，发文数量最多的国家是美国和中国，如图5所示。VR技术最先在美国产生，而后在中国迅速发展起来，这从侧面反映出中国和美国对于发展VR技术的关注度是足够高的，同时，也可作为将VR技术与其他领域进行结合的前沿模范。英国、意大利、韩国、日本等在这一研究领域的发文量相近，而土耳其，瑞士等国家对VR技术的关注度相对较低。通过这一图表可推测VR行业的发展情况也与国家的综合实力相关，不同国家的经济实力、行业分布、新兴科技突破与运用以及长远的发展战略等都是影响VR能否在这个国家快速适应性发展的重要影响因素。VR技术的研究热点也将集中在提升国民物质生活和精神享受、市场经济、科研创新等方面。

图5 不同国家VR相关发文量所占比例图

5.3 虚拟现实（VR）技术研究方向

伴随着5G时代的到来，通过近十年的文献计量分析，VR技术不再局限于计算机行业，它也被运用于扩展空间和提升体验感的建筑工程专业，如图6所示。在这十多年的摸索和研究过程中，VR在科研领域和教育行业的实际应用已有很多优秀事例。同时，VR技术在医学领域的运用与实践更是学者和相关专业人员值得花精力和时间去细细揣摩的研究方向。VR技术对人类健康的影响包括VR跟治疗、临床辅助和医学培训相结合，尤其在心理治疗领域，如焦虑症、注意力缺陷以及精神分裂症也可以通过VR来虚拟特定的人或是特效来改善相关的一些症状，通过引导患者回忆曾经熟悉的场景进行环境再现，从而克服恐惧、焦虑、懒惰和胆怯的心理弱点。

图6 VR研究方向占比统计图

结 语

通过对2010-2020年间的VR技术可视化领域891篇文献的计量分析，利用Cite Space软件绘制有效图谱，VR技术在医学领域的应用与贡献将持续受到国内外学者的高度关注，尤其是中国和美国期望在这一研究领域取得重大突破。利用VR技术的特征和优势，VR技术经历了从“实体环境”到“虚拟空间”的转变，跨越了时间和空间的限制，达到了仿真模拟的效果，同时也带动了相关行业的高速发展。目前，在元宇宙背景的影响和推动下，VR技术与其他行业的融合与创新的趋势愈发明显，这种文献计量与可视化图谱分析相结合的方式既梳理了VR技术的发展现状、演变路径和研究热点，也对VR技术及其行业的发展前景提供新的思路和参考价值。