1.5　元宇宙支撐技術(shù)和生態(tài)要素

本節(jié)將介紹一些科技與生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)容，更多的技術(shù)細(xì)節(jié)參閱后面的章節(jié)。如前所述，我把元宇宙定位成生態(tài)系統(tǒng)，它的發(fā)展需要多種具體技術(shù)支撐，只有支撐技術(shù)達(dá)到硬性指標(biāo)才能實現(xiàn)理想狀態(tài)的元宇宙體驗。我們在之前的工作[1]中總結(jié)了八大支撐技術(shù)和六大生態(tài)要素（見圖1-6）。八大支撐技術(shù)包括用戶交互、擴展現(xiàn)實、計算機視覺、人工智能/區(qū)塊鏈、機器人/物聯(lián)網(wǎng)、邊緣/云、網(wǎng)絡(luò)和硬件基礎(chǔ)設(shè)施。六大生態(tài)要素包括社會接受度、安全和隱私、信任和責(zé)任、內(nèi)容創(chuàng)作、虛擬經(jīng)濟以及虛擬化身。當(dāng)然，元宇宙作為一個完整的生態(tài)系統(tǒng)可能還需要一些其他的輔助技術(shù)和生態(tài)要素，上述是我認(rèn)為元宇宙中最重要的部分。

圖1-6　元宇宙的支撐技術(shù)和生態(tài)要素

支撐技術(shù)最頂層的是擴展現(xiàn)實和用戶交互。擴展現(xiàn)實中的增強現(xiàn)實可以幫助用戶從現(xiàn)實世界無縫進入元宇宙，類似于元宇宙媒介。擴展現(xiàn)實中的虛擬現(xiàn)實可以幫助用戶進入完全封閉的虛擬世界。用戶交互包括在元宇宙內(nèi)的用戶間交互以及用戶和數(shù)字孿生、原生內(nèi)容的交互等。例如，在元宇宙中實現(xiàn)無鍵盤、鼠標(biāo)打字，需要用戶和數(shù)字孿生交互科技來實現(xiàn)；用戶跟化身握手，需要更復(fù)雜的交互技術(shù)以滿足用戶和虛擬手觸碰時的實感體驗。這些技術(shù)的表現(xiàn)依賴下層科技，如擴展現(xiàn)實使用計算機視覺技術(shù)獲得所處環(huán)境、人工智能和區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)智能可信的用戶交互等。機器人/物聯(lián)網(wǎng)、邊緣/云和網(wǎng)絡(luò)有助于提升用戶交互和擴展現(xiàn)實的服務(wù)范圍與性能。本書的第二部分將展開介紹其中的一些關(guān)鍵技術(shù)。

建立元宇宙需要支撐技術(shù)的同時也需要圖1-6上半部的“軟科技”來構(gòu)建完整的生態(tài)系統(tǒng)。例如用戶、藝術(shù)家或者建筑師在元宇宙里進行文創(chuàng)工作時，可以通過虛擬化身的形象出現(xiàn)，利用內(nèi)容創(chuàng)作技術(shù)來創(chuàng)造數(shù)字作品。經(jīng)濟活動是維持生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的必要因素，元宇宙虛擬經(jīng)濟的發(fā)展可以滿足用戶希望在虛擬世界中獲取財富的期待，其中部分經(jīng)濟收入也可用于元宇宙的運維服務(wù)。道德方面的考量對元宇宙的穩(wěn)定發(fā)展同樣至關(guān)重要。因為虛擬物體比現(xiàn)實物體更難管控，例如，如果用戶的化身沒有相應(yīng)的限制，可能會出現(xiàn)有一定危害的自定義外表和不規(guī)范行為舉止。元宇宙最終能否普及很大程度取決于社會的接受程度。

最近幾年，Meta公司頻繁爆出數(shù)據(jù)泄露的傳聞，泄露的數(shù)據(jù)大多是用戶的隱私數(shù)據(jù)。類似的問題到元宇宙時代可能會造成更嚴(yán)重的后果。當(dāng)用戶借助智能眼鏡或者其他可穿戴設(shè)備進入元宇宙時，這些設(shè)備會采集用戶的生理數(shù)據(jù)并儲存在元宇宙中，如肌電設(shè)備會采集肌肉和神經(jīng)的信號。這些數(shù)據(jù)附帶很高的商業(yè)價值，如何保障這些隱私不外泄或者被運營商倒賣？這些問題的影響深遠(yuǎn)，同時也是元宇宙最終能否被大眾接受的關(guān)鍵因素之一。在信任和責(zé)任方面，元宇宙也面臨很多挑戰(zhàn)。現(xiàn)實生活中，人們通過一些合作或接觸達(dá)成和他人或機構(gòu)間的信任。到了元宇宙時代，如何對不知道真實身份的化身建立信任？若惡意用戶仿制別人的化身實施犯罪，如何歸責(zé)？化身的原用戶需不需要承擔(dān)責(zé)任？通過什么機制去確認(rèn)責(zé)任？在搞清楚這些“軟科技”問題前，貿(mào)然建立的元宇宙生態(tài)可能會引發(fā)很多社會問題。本書的第三部分將對其中的一些關(guān)鍵社會問題展開介紹。

圖1-7對元宇宙的支撐技術(shù)和生態(tài)要素進行了更細(xì)致的歸納，總結(jié)了各項支撐技術(shù)和生態(tài)要素對應(yīng)的關(guān)鍵點。人工智能可以實現(xiàn)數(shù)字孿生的自動化，產(chǎn)生像《黑客帝國》里的Agent Smith（Smith是無用戶參與、自主的人工智能，負(fù)責(zé)追溯犯罪、維持元宇宙里的秩序和運作）。區(qū)塊鏈可以參與數(shù)據(jù)互操作、數(shù)據(jù)分享、數(shù)據(jù)確權(quán)等。以前，數(shù)碼藝術(shù)發(fā)展較慢的主要瓶頸是數(shù)字確權(quán)，因為數(shù)碼藝術(shù)品可以輕易被復(fù)制盜版，失去稀有屬性從而快速貶值。現(xiàn)在的NFT可以提供數(shù)字產(chǎn)品確權(quán)，保障正版和作品的稀有屬性，進而保障作品價值。

圖1-7　元宇宙支撐技術(shù)和生態(tài)要素細(xì)節(jié)

擴展現(xiàn)實可以通過相機或者一些其他的輸入方法，用圖像、音頻甚至氣味來增強用戶對現(xiàn)實的感受。2021年，擴展現(xiàn)實領(lǐng)域獲得了一些突破性的工作進展，實現(xiàn)了用全息投影呈現(xiàn)高保真影像，不需要借助顯示設(shè)備或者眼鏡，就能直接在空間中看到影像的效果。如圖1-8所示，圖中右側(cè)的全息影像采用飛秒激光技術(shù)，相較納秒激光更為安全，而且手觸動影像時能產(chǎn)生輕微的觸感，增強用戶體驗實感。這些技術(shù)可以用來創(chuàng)建按鈕或其他交互式全息控件。

圖1-8　全息影像

同時，擴展現(xiàn)實支持多人交流、協(xié)同創(chuàng)作。如圖1-9所示，多位藝術(shù)家穿戴多種設(shè)備，通過手勢、文字、語音等進行交流，實現(xiàn)協(xié)同創(chuàng)作。這里只簡要介紹幾種科技和生態(tài)要素，更多信息歡迎查閱我們的論文（參見本章的參考文獻）。

圖1-9　協(xié)同創(chuàng)作