02 從未來情景看元宇宙

2007年，加速研究基金會（Acceleration Studies Foundation）在“元宇宙路線圖”（Metaverse Roadmap）項目中，從短期和長期的觀點對元宇宙的未來做了情景規劃（Scenario Planning）。

要理解情景規劃的概念，首先我們要明白未來是難以預測的，因此我們需要根據不同的不穩定因素來假定多種未來可能發生的情景，然后針對不同的情景來規劃相應的應對策略。

進入21世紀，呈指數增長的信息中混雜著信號和雜音，這就使得不穩定因素增多，于是情景規劃的重要性再次受到關注。在“元宇宙路線圖”項目中，加速研究基金會首先從兩個層面設定了兩種不穩定性較高的重要因素，并設想了四種可能會發生的情景，這當中涵蓋了許多重要內容，以至于近來有人將這四種情景當作元宇宙的四個核心領域來討論。

在2007年制定“元宇宙路線圖”時，這四種情景還只是四種可能性，但隨著技術的迅速發展和社會的主動接納，如今它們已全部成為現實。它們在發展形勢和速度方面雖然有一定程度上的差異，但至今仍在不斷進化中。因為這四種情景的劃分很明確，所以我們將它們理解為元宇宙的四個領域也無妨，實際上也有許多人是這么理解和介紹元宇宙的。

元宇宙的情景規劃首先分別從兩個層面設定了不穩定因素并將其分別置于兩條坐標軸上，一個層面是要看內容和應用程序經過電腦模擬之后是變得更加虛擬化還是更能增強現實；另一個層面從用戶的角度來看，要看是更偏向個人領域的內在原因還是用戶與外部交互的外在原因。然后以這兩條軸來劃分四個象限，每個象限代表一種情景。個人領域部分可以分為增強現實和實現虛擬化兩種情景；同樣，與外部交互的領域也可以分為兩種，一種是將現實增強的情景，另一種雖然也是與外部交互的情景，但是是基于現實世界場景進行虛擬化的情景。

盡管發展速度和普及程度在不同的領域會有所差異，但就整體而言，實現起來較為容易的生命記錄（Life Logging）領域普及度較高，其次為虛擬世界和鏡像世界，而這兩個領域也正在發生巨大的變化。

增強現實技術

在科幻電影中經常會出現增強現實的相關場面。比如在《星球大戰》中，我們經常能看到里面的角色通過三維全息投影的方式出現在遙遠的飛船里進行交流的場景。像這樣的技術叫作遙現（telepresence），它利用電腦特效將虛擬的人物或信息投射到現實世界當中。這時用戶實際所在的物理空間即為基礎場景，而增強現實就是在基礎場景之上投影虛擬的信息或物體，增強用戶的視覺和感受。

在增強現實技術中，用戶所在的物理空間至關重要。為了將虛擬的物體或信息應用到現實世界中，設備與技術同樣也是必不可少的要素。

想必大家都在有湖水或噴泉的地方見過投影在水幕上的電影或動畫。可能會有人認為這也是現實空間與虛擬信息的結合，因此也屬于增強現實的一種。

但值得注意的是，它與我們所定義的增強現實有一個本質上的區別，就是缺少了交互的環節，它不會根據實際情況做出相應的靈活反應。換言之，假如這個水幕電影音樂噴泉能與用戶實現交互，實時做出相應的反應，那么它就可以被看作是一種增強現實的體現。

日本有一個叫作TeamLab的科技藝術團體，他們的作品則與增強現實的標準相符。日本東京臺場的森大廈數字藝術美術館正在展出他們的作品《無界》（Borderless），為了與觀眾產生交互，展館里設置了數百臺投影儀和攝像頭。投影儀將流動的瀑布和翩翩起舞的蝴蝶等畫面投射到白色的墻面上，當攝像頭采集到觀眾腳踩和觸摸的動作時，這些圖像和畫面都會隨之發生相應的變化。

要根據情況實時做出反應，設置就必須具備一些要素，比如“位置信息”就是其中最重要的一個要素。這里所講的位置信息包括GPS位置信息和空間信息，GPS位置信息指的是利用從衛星接收到的電波精準定位的經緯度坐標，空間信息指的是能夠反映空間特性的信息。位置信息的輸入源十分多樣化，在室內或陰影區域無法接收衛星信號時，人們可以通過A-GPS和無線AP信號定位，又或者在信標（Beacon）上收集位置信息等。

位置信息之所以重要，是因為在用戶的物理環境基礎上，這一信息可以實現最多元化的應用，也可以在增強現實中連接大量數據。其中在與基于地圖的服務聯動時，這一信息尤為重要。像這樣以位置信息為基礎，結合空間的特性，再加上時間信息，用戶和環境就可以實現實時交互了。

為了將基于定位的各種服務與用戶的實際情況聯動起來，空間信息是必不可少的要素，它包括從攝像頭、激光雷達（LiDAR）等圖像傳感器輸入的視覺信息或是構建三維模型的數據。通過增強現實設備和云計算處理分析后，視覺信息可為用戶提供更準確、更豐富的信息。比如視覺信息與位置信息、地圖數據聯動后，用戶可以獲得非常準確的導航服務或興趣點（Point of interest）信息；同時，通過識別同一個空間里的其他人或物，它也能夠實現與物理空間里的場景自然聯動等多種服務。

這一技術被命名為增強現實的最大原因就是，它以現實物理位置和空間為基礎，達到增強用戶體驗和使用感受的效果。在用戶見到的增強現實技術中，視覺信息是最直接和最快的要素。因為要把虛擬的信息或物體自然協調地投射到用戶看得見的實際物理空間中，并根據用戶的行為和動作做出實時反應，在這個過程中最需要的是運算能力。又因為要通過顯示器來體現真實感，所以這也是最難及最受制約的因素之一。

增強現實技術要求用戶和外部環境保持同步，因此當用戶采取行動或做出特定動作時，為了準確掌握其意圖和情況，我們需要借助各種傳感器來追蹤用戶的行為，比如接收到向右轉頭、走路或者看向某物等各種各樣的用戶行為后，再將其反饋給視覺或聽覺。

從宏觀來看，前面提到的攝像頭也屬于這個領域的技術成果，所以這也是增強現實技術被歸類為與外部交互情景的最大原因。

在此情景中，增強現實技術與現實世界產生連接后形成的虛擬空間才具有元宇宙的屬性，而僅以標記技術為基礎的物體識別技術并不屬于元宇宙的范疇，這一點很重要。換言之，增強現實技術只是構建元宇宙的道具，但其本身并不能代表元宇宙。

綜上所述，增強現實情景以物理現實世界為基礎，連同能夠與外部世界產生交互的各種應用程序共同發展，并向著更廣的領域拓展，尤其是基于智能手機的增強現實應用有望推動第二個鼎盛時期的到來。

其實在2007年蘋果手機首次面世時，利用蘋果手機的傳感器和GPS信息與攝像頭聯動的增強現實應用程序一下暴增，但由于性能的局限性和各種技術上的限制導致發展勢頭有所減緩。近年來，智能手機上開始裝有高性能多核圖形處理器，隨著無線寬帶網的發展和攝像頭、顯示器性能的提高，智能手機的增強現實應用程序再一次迎來巔峰期。

虛擬世界

虛擬世界不僅是用戶存在的空間，一起參與的其他用戶、物體、內容等一切場景都是通過計算機特效虛構和模擬出來的，所有的信息和互動也都在虛擬世界里實現，即一切以用戶為中心的交互都發生在虛擬世界里。同時，虛擬世界也指多個用戶一起連接互動的虛擬化共享空間，同時連接的用戶數從幾十人到幾十萬人、幾百萬人不等。虛擬世界可以是用二維平面表現的空間，也可以是讓人身臨其境的三維空間，它是一個以數字信息為基礎，由計算機合成的、不受約束的想象世界。

尤瓦爾·赫拉利曾說過，人類與其他動物最大的區別是人類可以虛構，并且擁有將虛構的東西化作現實的能力。虛構的本領才是人類最厲害的特別之處，即使是無法變為現實或是難以想象的事物，也可以在虛擬世界中實現。

在虛擬世界里，一切想象皆有可能。是善是惡，可行抑或不可行等這些現實世界的價值標準在虛擬世界里并不適用，同樣，現實世界中的物理定律或者技術限制在虛擬世界里也不具備任何約束力。在水里呼吸，沒有任何裝備也能飛向太空，瞬間移動，時間旅行，這些活動在虛擬世界里都可能得到實現，甚至我們還可以創造新的宇宙和新的生命體。

凡是我們在腦海中構想出來的畫面都能體現在虛擬世界里。但虛擬世界并不與以用戶為中心的外部物理環境產生交互，一切活動都靠電腦特效在虛擬的場景中實現。

虛擬世界是可交互數字空間，它將奇幻小說中充滿想象力和虛構成分的故事用電腦特效技術呈現出來。用戶可以在里邊相互交流、見面、交換信息或做任務，以及完成在允許范圍內的一切行動。

在理想情況下，虛擬世界具有無限的時間和空間，并且對參與人數沒有限制。而實際上由于計算機運算能力和資源的限制，虛擬世界的規模受到了一定限制，但技術一直往消除限制的方向發展。

虛擬世界可以分為三大類；比如《魔獸世界》《英雄聯盟》等基于任務導向型的多玩家游戲環境屬于游戲型虛擬世界；而像《第二人生》這種基于日常生活與社會生活環境的空間則屬于生活型虛擬世界；另外，與工作、教育、展示、會議、內容等特定目的相結合的虛擬空間則屬于服務型虛擬世界。但是隨著像《羅布樂思》（Roblox）、《我的世界》（Minecraft）這類兼容了以上三種類型的游戲不斷出現，這個分類也就變得不再重要了，由目的和特性決定的兼容形態開始迅速進化。

虛擬化身是虛擬世界的核心要素，它代表用戶的身份在虛擬世界中活動。因此，以虛擬化身為中心的交互在虛擬世界中非常重要。根據交互程度，虛擬空間可以分為兩大類：一類是需要不斷與其他用戶進行交流，以溝通為中心、互動性很強的虛擬世界；另一類是沒有互動或是盡可能減少互動的個人虛擬空間。另外，根據用戶的動機和目的，虛擬空間也可以分為兩大類：一類是像《第二人生》那樣強調自由意志的虛擬世界，另一類則是基于任務和闖關體系的任務導向型虛擬世界。

生命記錄

生命記錄建立在現實世界的物理場景基礎上，是以數字的形式記錄和存儲用戶日常發生的事件。它以現實為基礎，但不與外部發生交互，而是向數字空間拓展，生命記錄是由用戶的活動和參與構成的世界，在這個世界里人們可以根據生成數據的主體繼續細分。一般來說最容易被認知的生命記錄世界是指個人上傳和分享自己的想法、生活見聞、新聞或日常照片的社交媒體或社交網絡服務。

在Facebook、Twitter和Instagram等社交平臺上，人們每天都撰寫、上傳和分享無數帖子。在這些數字化平臺上，人們通過記錄自己來分享他們想分享的時刻，與其他用戶交朋友，通過相互發表評論、發起對話等方式互動。

生命記錄的特點是，它雖然以我們所在的現實世界為基礎，但是它生成和制作的所有信息、數據都以數字的形式記錄并共享在平臺上。

如果傳感器或設備生成的用戶數據也被記錄和共享到數字空間中的話，那么這也屬于生命記錄的范疇。跑步記錄器Strava、運動追蹤器Endomondo、計步軟件Pacer等應用程序可以通過智能手表或智能手機的傳感器監測并記錄用戶的活動內容。

通過讀取加速度傳感器或陀螺儀傳感器的數據，設備可以監測用戶是在走路、跑步、騎自行車、爬山還是游泳。用戶的活動激烈程度、消耗多少卡路里以及在某個路線上的移動速度，這些都可以記錄和共享在生命記錄里。在公開的活動記錄中，其他用戶可以對記錄的數據表示支持或發表評論，就像他們對待自己撰寫和分享的內容那樣對其他人的分享給予回應和表示共鳴。

最近面世的大多數移動設備都配備了幾十個傳感器，在用戶同意信息收集條款后，這些傳感器可以詳細準確地收集和記錄用戶活動數據，這些數據匯集在一起就形成生命記錄的生態系統。

隨著這種技術支持的實現，量化自我的趨勢也變得更加活躍。這意味著設備可以記錄和量化用戶所有可測量的活動和身體變化。隨著如智能手機這樣具備監測功能的活動跟蹤器等的出現，數據基礎也在不斷擴大。與此同時，通過測量、跟蹤和記錄環境的變化，設備將看似無關的數據連接起來后，還可以跟蹤數據之間的關系和關聯性，這樣一來，個人用戶就可以通過分析更加客觀、有邏輯地了解自己。

在生命記錄的情景中，個人的數據被記錄和共享，生命記錄朝著以用戶為中心進行交互的領域不斷發展，并正在開拓元宇宙里的連接空間。

鏡像世界

鏡像世界的領域同時屬于計算機虛擬化和與外部交互的情景，它是以現實世界為原型構建或復制出來的數字世界。對鏡像世界來說，能夠多大程度地還原現實世界十分重要，但最關鍵的問題還是如何準確快速地將現實世界與虛擬化的鏡像世界連接和同步起來。

谷歌地球是典型的鏡像世界。它通過航空拍攝實際街道和建筑物，將其轉換為三維模型呈現在數字平臺上。雖然不是實時的，但它定期更新上傳，所以可以反映出真實物理世界的變化。在空中飛行模式下，用戶可以飛到任何地方的上空鳥瞰，大城市的所有建筑都經過平臺詳細構建，用戶在點擊放大后連建筑的細節都可以看到。從首爾出發，我們只需幾秒鐘就可以越過太平洋飛到內華達州的上空，當我們放大拉斯維加斯大道時，就可以看到以實際現實為原型，被縮小后建模而成的凱撒宮大酒店或夢幻酒店了。

雖然新冠疫情讓海外旅行變為一件難事，但我們可以通過鏡像世界飛到地球的任意地方參觀。盡管鏡像世界無法給予我們現實世界的真實性與體驗感，但它通過數字技術實現對現實世界的鏡像反映，我們可以把它看作元宇宙領域的一個重要情景。

類似的例子還有運用地圖和坐標的地理信息系統的一系列平臺，如谷歌地圖和街景，這是鏡像世界的標志性平臺。早期的地圖服務大都存在粗劣、不夠精細等問題，但隨著技術的發展，它現在已經變得十分細致和具體，并且還含有大量的信息和工具，所以鏡像世界也在不斷進化，它不再單純地停留在二維信息的層面上，而是開始與用戶們產生交互，與現實世界連接在一起等。

比如實時路況、道路交通事故、擁堵情況等信息會被同步反映到地圖服務上，通過模擬選擇開車或乘坐公共交通到達目的地，用戶就可以查詢到相應的最佳路線和最快路線。在移動的過程中，信息也會實時更新，用戶可以獲得新的路線通知或避開事故地點的提醒。像這樣，地圖服務已經可以通過數字技術模擬現實世界，并結合現實中的實時信息與用戶產生交互了。

谷歌的街景功能是將360度全景攝像頭拍攝出來的路景與坐標、方向相結合，然后通過實景照片呈現拍攝當時的實際景象，它與谷歌地球類似，但不是從鳥瞰圖視角，而是從行駛車輛的視角鏡像反映現實世界的。

另外，谷歌街景還在試驗開發新的功能，讓用戶進入不同的場所觀看和體驗其內部場景，或者讓他們進入博物館或美術館內間接觀賞作品和場館內部空間。如此一來，不必親自去紐約，用戶也能近距離地欣賞到紐約現代藝術博物館的作品了，并且他們還能連線收聽解說和導覽。雖然鏡像世界與虛擬世界的技術條件相同，但我們還是可以從虛擬化的場景是基于對現實的建模還是對想象的體現這一細微差異來區分它們的。

從鏡像世界的屬性來看，用戶之間的互動并不多，但是導航正在朝著社交化的方向發展，比如在Waze這種在線地圖應用上，用戶們會將他們上傳的信息共享給其他用戶。雖然最新路況和注意事項很難實時反映到地圖上，但用戶們會在比較短的時間內將自己經過路段的路況共享到Waze上，以此彌補這部分的缺口。比如用戶在哪個位置看見了躲在道路一旁執勤的警車，又有哪個路段存在危險墜落物等，他們將這些信息分享到鏡像世界后，其他用戶會經常從中受到幫助。

另外，在Kakao導航上可以顯示出用戶在地圖上登錄的興趣點權重，從上面能看見有多少用戶在地圖上登錄過哪家餐廳或咖啡館等，其他用戶則可以根據登錄人數來判斷這家店是否好吃、受歡迎程度如何。此外，導航還與Kakao地圖的評論區關聯，因此用戶可以看到實際反饋和意見，也就是說，生命記錄也可以與鏡像世界相連。

鏡像世界的另一條分支是“數字孿生”（Digital Twins），這一技術目前備受產業界關注。這是美國通用電氣公司在開發智能工廠和虛擬制造的解決方案時提出的概念，它是指將現實世界中的實際設備、飛機發動機、工廠、生產設備、現場和發電廠等站點通過計算機進行模擬，并且實現虛擬化。

通過設置與現實世界盡可能相同的操作條件和參數，模擬設備或工廠的運行，設計者可以找到最佳調諧條件，或是發現造成運行問題的環境。在建設實際工廠或站點之前，設計者可以借助數字孿生技術模擬，提前驗證施工過程中可能會出現的問題，將風險降至最低。早期的數字孿生模型以單純的模擬目的為主，因此有人認為不能將它視為鏡像世界。但隨著其情景不斷朝著與用戶交互的方向前進和發展，現在人們已經可以充分地把數字孿生技術歸為鏡像世界了。

通過將安裝在飛機發動機上的數百個傳感器獲得的實際測量值持續同步到數字孿生引擎模型中，我們可以預測發動機可能會發生的事故，因此提前更換零件，延長飛機安全使用壽命。工廠在實際運行設備時也可以通過安裝好的傳感器接收外部信息的輸入，通過智能工廠的數字孿生，工廠就可以實現生產管理的優化和效率最大化，并對用戶的操作和維護過程給予反饋。

在數字孿生中，通過模擬找到的最佳變量也可以自動應用于物理設備，相反，在物理設備中調配的設置也可以反映到數字孿生中，鏡像世界根據目的和規模的不同正在向各種方向不斷拓展。