26歲上海博士生登上《自然》，用AI調度光線實現完美裸眼3D
技術圈夢寐以求的完美3D顯示效果，因爲上海科研人員的突破性創新，忽然間似乎不再遙遠。昨天凌晨，國際頂尖學術期刊《Nature（自然）》發表了上海人工智能（AI）實驗室聯合復旦大學等共同完成的論文，介紹了一種全新裸眼3D顯示系統，解決了困擾業界幾十年的難題：大屏幕與寬視角不可兼得。
有史以來第一次，科學界可以在桌面級顯示器尺寸上以超過100度的視角提供高質量裸眼3D，觀看者無需佩戴任何設備。這不僅預示着數字世界將要迎來一場革命性的視覺升級，同時也進一步向世界證明：AI完全有能力在更多前沿科學領域“重寫”物理邊界。
直面困擾半世紀的難題
無需佩戴3D眼鏡或頭顯設備，就可直接從屏幕裏看到真實如窗外風景般的立體畫面——這樣的裸眼3D願景，已經被技術界追求了半個世紀。然而，要真正做到兼具高質量、全天候、隨觀看者走動都不會失效的裸眼3D，一直以來都被一個物理瓶頸卡死：顯示器無法同時做到“尺寸夠大”和“視角夠寬”。
根本原因在於，要想實現完美裸眼3D，顯示設備必須以類似“廣播”的方式，向各個方向傳輸海量光線信息，以重構一個物體的完整光場。但這樣的“完整光場”所包含的信息堪比天文數字，沒有任何一臺顯示器可以做到。
於是，傳統技術只能“拆東牆補西牆”：要麼犧牲顯示尺寸，比如數字全息技術，它能提供極佳的視角和畫質，但只有指甲蓋大小；要麼犧牲視角和清晰度，此時雖然屏幕可以做大，但由於傳遞的光學信息非常有限，導致觀看“甜點位”非常狹窄，有時微微一側身，3D畫面馬上就化爲重影和錯位。
傳統技術範式下，這個問題幾乎無解。但這次，上海科研團隊獨闢蹊徑，提出了一個顛覆性的全新思路。
AI調度讓光追着眼睛跑
如果你在綿綿細雨中出門，爲不被淋溼，是否會考慮給全世界裝一個遮天蔽日的大頂棚？答案是否定的——我們需要的只是一把雨傘，在頭頂撐起一片天空。同理，觀看裸眼3D時，真正需要高質量光線信息的，其實只是你雙眼周圍很小的空間。既然如此，爲什麼還要頂着物理極限，嘗試用顯示屏向全世界投放海量光學信息，去構建一個天文量級的光場呢？
上海AI實驗室和復旦大學團隊此次發表的研究成果，也就是名爲EyeReal（書生·瞳真）的裸眼3D系統，就像是打造了一個“點對點的光線信息快遞”：基於專門的AI深度學習算法，系統可在0.02秒之內算出觀看者的雙眼位置，以及爲這雙眼睛重建3D視覺所需的光場分佈。隨後，根據這個計算結果，系統通過一個簡單的三層液晶顯示器堆疊架構，就能將光學信息精準投送到位。
據上海AI實驗室介紹，這一“以計算爲中心”的EyeReal裸眼3D顯示系統，首次在不借助任何眼鏡、頭盔或眼動設備的情況下，在桌面級顯示尺寸上實現了100度超寬視場角，分辨率達1920×1080，刷新率超過每秒50幀。
在其支持的視場範圍內，無論觀看者如何上下、左右、前後移動，都能得到正確的運動視差體驗，且支持人眼自然聚焦，從而在避免眩暈的情況下，提供足夠清晰自然的3D效果。
基於這些突破性進展，《自然》在刊發該成果時，給出了“光學信息運用全新範式”的高度評價。同時認爲，該技術有望在教育工具、虛擬現實等領域開拓創新應用。而在上海AI實驗室看來，這一成果甚至還能幫助AI大模型更精準地捕捉、理解、模擬現實世界中複雜的物理現象，從而推動AI for Science（科學智能）大模型向真實物理世界全面融合邁進。
“不跟風”成就大突破
在給顯示行業帶來震撼的同時，這項技術突破背後的研究者，包括它對更廣泛科研工作的啓發意義，也值得一提。
這篇論文的第一作者是26歲的二年級博士生馬煒傑。從AI研究來說，他實際上是“半路出家”，本科學的是通信工程，後來因個人興趣介入機器人賽事，在碩士階段跨入計算機專業，畢業後加入上海AI實驗室、復旦大學和上海創智學院的博士聯合培養專項。這個從小經歷過不少波折的年輕人，將自己的科研之路比喻成“凡人修仙”——一路都是靠艱苦摸索、披荊斬棘才走到今天。
當前，AI領域的許多團隊更傾向於做“短平快”的課題，以“跟上時代的節奏”。但EyeReal項目在起步時，卻是在從頭探索一個全新的本質問題，風險很高，結果未知。面對這一局面，在兩位導師——上海AI實驗室領軍科學家歐陽萬里和研究員鍾翰森的指導和鼓勵下，馬煒傑決定挑戰“AI+3D顯示”這個幾乎無人涉足過的領域。爲此，他連續幾個月完全“沉沒”在實驗室，在別人眼裏幾乎失蹤。
最終，當得知論文被接收，馬煒傑一度在和家人通話時泣不成聲。隨後他在社交賬號上發文，以今年諾貝爾化學獎得主北川進的話自勉：“不是跟風做熱門，而是像前輩一樣去探索科學的源頭。”而在導師鍾翰森看來，這種把全部精力都撲在真正重要的問題上的態度，是此次取得突破的關鍵原因。
此外，EyeReal的成功，再次驗證了AI對基礎研究的賦能作用：當科研探索觸及物理性能的天花板，如今還有新的出路，就是靠AI去挖掘被忽視的潛力，去攻克傳統意義上似乎無解的難題。這不只是一種戰術層面的成功，在戰略層面，它爲基礎研究的普遍困境提供了一種可複用的新範式。正是基於這種信念，上海AI實驗室纔會選擇與頂尖高校院所和企業一道，全力探索AI驅動的科學。
