戶磊

（工業(yè)和信息化部電子第五研究所，廣東 廣州 511370）

0 引言

國外Facebook公司更名為“Meta”，字節(jié)跳動(dòng)、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也在積極地布局元宇宙市場，這一切讓元宇宙的概念進(jìn)入了主流公眾的視野。隨著科技的發(fā)展，未來“元宇宙”的顛覆性應(yīng)用場景逐步地落地，人們可以在虛擬的元宇宙世界中社交、娛樂、交易等，物理世界將以數(shù)字的形式在互聯(lián)網(wǎng)中進(jìn)行重構(gòu)。

1 概述

元宇宙是與現(xiàn)實(shí)世界平行的數(shù)字化世界，它整合了網(wǎng)絡(luò)通信、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈、人工智能等多種新技術(shù)，擁有完整的數(shù)據(jù)、內(nèi)容、應(yīng)用場景和社會(huì)形態(tài)等，允許用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的內(nèi)容生產(chǎn)和編輯。元宇宙是一個(gè)集體的虛擬共享空間，由虛擬增強(qiáng)的物理現(xiàn)實(shí)和物理持久的虛擬空間融合創(chuàng)建，包括所有的虛擬世界、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和互聯(lián)網(wǎng)的總和。

元宇宙的關(guān)鍵特征包括虛擬身份、社交網(wǎng)絡(luò)、沉浸感、低延遲、多樣性、隨時(shí)隨地、具有經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和文明體系等。人們在虛擬世界里，可以像現(xiàn)實(shí)物理世界一樣，全方位地實(shí)現(xiàn)貨幣交易、身份認(rèn)同、社交歸屬等需求[1]。

2 元宇宙技術(shù)

目前元宇宙的發(fā)展還處于早期階段，現(xiàn)階段的技術(shù)和設(shè)備還遠(yuǎn)遠(yuǎn)地達(dá)不到沉浸式體驗(yàn)和低延遲的要求，需要整合多種技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。支撐元宇宙的技術(shù)主要包括區(qū)塊鏈技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子游戲技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)算技術(shù)和交互技術(shù)等，這些技術(shù)的大幅度突破才能引爆元宇宙的全面發(fā)展[2]。

2.1 區(qū)塊鏈技術(shù)

從發(fā)展歷程來看，區(qū)塊鏈技術(shù)經(jīng)歷了去中心化賬本、去中心化計(jì)算平臺(tái)、去中心化金融DeFi，目前處于非同質(zhì)化通證NTF階段，NFT可能解決元宇宙生產(chǎn)資料和資產(chǎn)所有權(quán)問題，可以賦予虛擬世界的任何物品以可信的價(jià)值與所有權(quán)，為元宇宙內(nèi)數(shù)字資產(chǎn)的產(chǎn)生、確權(quán)、定價(jià)、流轉(zhuǎn)、溯源等環(huán)節(jié)提供底層支持。區(qū)塊鏈技術(shù)的鏈上信息不可篡改、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交互、分布式結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)完美地契合了元宇宙虛擬世界中的數(shù)字確權(quán)問題，可解決元宇宙中數(shù)字身份、經(jīng)濟(jì)方面的問題，為元宇宙經(jīng)濟(jì)體系提供技術(shù)支撐。

2.2 人工智能技術(shù)

元宇宙的建設(shè)必然會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)和各種應(yīng)用場景，因此我們需要人工智能來處理這些海量的數(shù)據(jù)。人工智能技術(shù)在元宇宙的各個(gè)場景、各個(gè)應(yīng)用中無處不在，它為解決社交、多元化和創(chuàng)作等提供思路，為元宇宙大量的應(yīng)用場景提供技術(shù)支撐。實(shí)現(xiàn)人工智能自動(dòng)化內(nèi)容創(chuàng)作是元宇宙需要突破的核心，元宇宙將實(shí)現(xiàn)一個(gè)由人工智能驅(qū)動(dòng)的虛擬世界，通過人工智能可以智能化地生成不重復(fù)的場景內(nèi)容，有組織地呈現(xiàn)給用戶。隨著越來越多的人成為數(shù)字內(nèi)容的創(chuàng)作者，人工智能還可以進(jìn)行社交關(guān)系推薦、語音識(shí)別溝通和行為偏好預(yù)測等。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為元宇宙萬物鏈接及虛實(shí)共生提供可靠技術(shù)保障，只有實(shí)現(xiàn)了萬物互聯(lián)，元宇宙中的虛實(shí)共生才真正有了可能。物聯(lián)網(wǎng)是傳統(tǒng)行業(yè)能否打通“元宇宙”的關(guān)鍵一環(huán)，當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還處于前期階段，要真正地實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，關(guān)鍵是建立統(tǒng)一底層IoT系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)終端、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備產(chǎn)品等標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化，現(xiàn)實(shí)世界的設(shè)備需要與元宇宙之間在數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層和交互層上進(jìn)行關(guān)聯(lián)，形成互聯(lián)互通的體系。

2.4 電子游戲技術(shù)

電子游戲技術(shù)是元宇宙最直觀的呈現(xiàn)方式，不僅為元宇宙提供創(chuàng)造平臺(tái)，還可以實(shí)現(xiàn)交互內(nèi)容和社交場景，并實(shí)現(xiàn)流量聚合。電子游戲技術(shù)與交互技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，是實(shí)現(xiàn)元宇宙用戶規(guī)模爆發(fā)性增長的兩大前提，前者解決的是內(nèi)容極度豐富，后者解決的是沉浸感[3]。電子游戲?yàn)樵钪嫣峁┙换?nèi)容，是元宇宙內(nèi)容發(fā)展與用戶流量的關(guān)鍵賽道，它既包括游戲引擎相關(guān)的3D建模和實(shí)時(shí)渲染，也包括數(shù)字孿生相關(guān)的3D引擎和仿真技術(shù)。

2.5 網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)算技術(shù)

元宇宙應(yīng)用落地的根本還是需要建立在高速網(wǎng)絡(luò)通訊的基礎(chǔ)上。網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)算技術(shù)為元宇宙網(wǎng)絡(luò)通信提供基礎(chǔ)支撐，為元宇宙用戶提供實(shí)時(shí)、流暢的沉浸式體驗(yàn)，解決隨時(shí)隨地不受限與低延遲問題，保證高速、低延時(shí)、高算力和高AI的應(yīng)用場景接入。元宇宙對(duì)算力要求是近乎無窮的，目前全球算力還存在很多技術(shù)瓶頸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落后于數(shù)據(jù)和算法增速。更加真實(shí)的場景交互需要更強(qiáng)的算力作為前提，算力支撐著元宇宙虛擬內(nèi)容的創(chuàng)作與體驗(yàn)，網(wǎng)絡(luò)和高算力技術(shù)的突破，才能有條件地進(jìn)行更廣泛的場景應(yīng)用，并支撐大規(guī)模用戶的持續(xù)在線和創(chuàng)作。

2.6 交互技術(shù)

交互技術(shù)為元宇宙用戶提供沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，解決用戶沉浸感問題。人機(jī)交互技術(shù)是制約當(dāng)前元宇宙沉浸感的最大瓶頸所在。虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)旨在打造出與物理世界平行的沉浸式虛擬世界，使用戶在虛擬的網(wǎng)絡(luò)世界中獲得更真實(shí)的體驗(yàn)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)是將虛擬的信息應(yīng)用到物理世界中，達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)用戶和環(huán)境直接進(jìn)行自然交互。更復(fù)雜的交互技術(shù)還包括腦機(jī)交互技術(shù)，通過采集人腦的電波信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬場景的操控，產(chǎn)生更好的沉浸體驗(yàn)。目前AR/VR硬件市場出貨量呈穩(wěn)步增長之勢，但仍存在使用空間受限、設(shè)備兼容性差和成本高等問題，距離元宇宙所要求的高沉浸、高便攜度和高兼容性的要求還相差甚遠(yuǎn)。

3 存在的問題

3.1 科技發(fā)展

理想狀態(tài)下的元宇宙，大規(guī)模用戶持續(xù)在線，具有高沉浸感、高效內(nèi)容生產(chǎn)和去中心化信息存儲(chǔ)認(rèn)證等特點(diǎn)，需要多種技術(shù)作為支撐，包括網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)算技術(shù)、仿真交互技術(shù)、人工智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術(shù)等，這些技術(shù)的大幅度突破才能引爆元宇宙的全面發(fā)展。元宇宙涉及到解決多人互動(dòng)的訴求，目前技術(shù)尚未成熟，難以達(dá)到元宇宙實(shí)現(xiàn)的理想高度。元宇宙產(chǎn)業(yè)還停留在概念的奠基階段，距離元宇宙所要求的技術(shù)基礎(chǔ)還相去甚遠(yuǎn)，遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)覆蓋和生態(tài)開放、經(jīng)濟(jì)自洽和虛實(shí)互通的理想狀態(tài)。

3.2 資本壟斷

當(dāng)前處于初期的元宇宙產(chǎn)業(yè)仍存在諸多的不確定性，各家巨頭的競爭姿態(tài)決定了其生態(tài)相對(duì)封閉，完全的開放和去中心化很難實(shí)現(xiàn)。去中心化是理想元宇宙的重要特征，元宇宙的去中心化保證高效的內(nèi)容創(chuàng)作、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定等，最終是否依然會(huì)導(dǎo)致壟斷或中心化仍未可知[4]。初始元宇宙本身也是由人類所建立的，是否可能會(huì)出現(xiàn)由于逐利或其他原因而導(dǎo)致的中心化，仍具有不確定性，元宇宙產(chǎn)業(yè)和市場都亟須回歸理性。

3.3 經(jīng)濟(jì)體系

如何合法、合理地構(gòu)建一套屬于元宇宙世界的經(jīng)濟(jì)體系，將是巨大的挑戰(zhàn)。元宇宙獨(dú)有的經(jīng)濟(jì)體系很可能會(huì)出現(xiàn)貨幣安全、金融詐騙和資本收割等一系列問題，經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)從虛擬世界傳導(dǎo)至現(xiàn)實(shí)世界。

3.4 監(jiān)管問題

元宇宙發(fā)展的過程中，也將遇到價(jià)值倫理、虛擬空間管控等問題，需要監(jiān)管部門進(jìn)一步地進(jìn)行規(guī)范，將有序的政策監(jiān)管納入其中，金融監(jiān)管需要從現(xiàn)實(shí)世界拓展到虛擬世界，保障行業(yè)健康有序地發(fā)展。

3.5 網(wǎng)絡(luò)安全

網(wǎng)絡(luò)安全作為元宇宙不可或缺的一部分，對(duì)元宇宙的健康發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。元宇宙中海量數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)設(shè)施容易遭受網(wǎng)絡(luò)攻擊，現(xiàn)有的安全防御技術(shù)將面臨重大的挑戰(zhàn)。元宇宙中的個(gè)人隱私安全、數(shù)據(jù)安全甚至是資產(chǎn)安全問題，都是制約元宇宙發(fā)展的關(guān)鍵要素。

4 解決思路和方向

在硬件方面，VR/AR等設(shè)備雖然應(yīng)用廣泛，但存在設(shè)備兼容性差、成本高等問題，未來腦機(jī)接口可能會(huì)成為元宇宙中用戶與虛擬世界相連接的最佳設(shè)備。內(nèi)容方面，娛樂化、游戲化是未來元宇宙發(fā)展的主要方向，元宇宙將會(huì)成為虛擬游戲的最佳載體，其他的社交需求與虛擬游戲相結(jié)合將成為元宇宙主要的展現(xiàn)形式[5]。隨著越來越強(qiáng)大的終端設(shè)備的制造、高帶寬網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行、網(wǎng)絡(luò)算力和人工智能等技術(shù)的突破，元宇宙的產(chǎn)業(yè)才能得到發(fā)展。

元宇宙需要區(qū)塊鏈技術(shù)來保障用戶的虛擬資產(chǎn)安全，為虛擬世界的用戶身份、財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)提供規(guī)則載體，確保用戶可以在一個(gè)規(guī)則透明、開放、高效、可靠的去中心化金融系統(tǒng)中，真正擁有自己的資產(chǎn)，并自由地實(shí)現(xiàn)價(jià)值交換。區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，把現(xiàn)實(shí)世界中的各類資產(chǎn)與數(shù)字世界進(jìn)行聯(lián)結(jié)，為其產(chǎn)出提供了鏈上確權(quán)，防止被篡改、奪取和銷毀。

開放透明的經(jīng)濟(jì)體系對(duì)元宇宙是必不可少的一部分，基于區(qū)塊鏈的經(jīng)濟(jì)體系能夠?yàn)樵钪嬗脩籼峁┨摂M資產(chǎn)、虛擬數(shù)據(jù)的確權(quán)和交易，公正、透明、高效的經(jīng)濟(jì)體系有利于提高元宇宙用戶的大規(guī)模協(xié)作效率。區(qū)塊鏈的天然去中心化特征將為元宇宙提供無縫契合的支付和清算系統(tǒng)，大幅度地降低金融系統(tǒng)中可能存在的暗箱操作等行為[6]。

元宇宙中涉及到的虛擬資產(chǎn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等，需要更多地監(jiān)管和保護(hù)。隨著元宇宙的發(fā)展，必然會(huì)受到更多的監(jiān)管，合規(guī)性法律是必不可少的一部分。未來元宇宙的發(fā)展并不是一蹴而就的，其不僅需要科技創(chuàng)新的引領(lǐng)，還需要完善的監(jiān)管制度共同作用，才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

5 結(jié)束語

元宇宙本質(zhì)上是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的虛擬化、數(shù)字化過程。元宇宙的高實(shí)時(shí)性、高互動(dòng)性和高沉浸感要求虛擬空間能夠容納海量用戶實(shí)時(shí)在線交流，未來元宇宙可能將以社交、游戲和內(nèi)容體驗(yàn)等為主要載體，消費(fèi)、金融和生活服務(wù)等真實(shí)世界的元素將不斷地融入到虛擬生活中，虛擬的經(jīng)濟(jì)體系也逐步地形成閉環(huán)，新的虛擬經(jīng)濟(jì)生態(tài)將進(jìn)一步地形成。

目前元宇宙處于發(fā)展的早期階段，國內(nèi)外科技企業(yè)也在積極地布局與構(gòu)建“元宇宙”生態(tài)，“元宇宙”或?qū)⒊蔀槲磥懋a(chǎn)業(yè)的風(fēng)口，發(fā)展成超出我們想象的形態(tài)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)和5G等技術(shù)的發(fā)展，元宇宙將會(huì)迎來屬于自己的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，帶給我們更豐富、便捷和智能的生活。