白马非马抑或白马是马浅析元宇宙特征技术

导言

元宇宙是技术发展和社会变革相结合的产物，可能是人类认识和改变世界的新方式。同时元宇宙也是数字化技术的集大成者，5G泛在网、边缘计算、物联网、高密度集成电路、云计算、大数据、人工智能、区块链、数字孪生、XR、量子计算、智能终端等等，都将是元宇宙中的技术。本篇将聚焦于对元宇宙未来发展具有重大价值的关键技术。

元宇宙是对传统互联网的超越

在系列文章《元宇宙》篇中我们曾总结“元宇宙数字世界总结为一个大规模的、可互操作的实时渲染3D虚拟世界网络，可以具有个人身份识别、业务数据连续性和无限用户同步的持续体验，元宇宙是物理世界和数字世界的新融合，体现了物理与数字交互的下一阶段”。那么它和传统互联网相比，都在哪些主要方面有超越呢？

它首先是体验的再一次升级

回看互联网的发展历史，我们可以看到体验始终是互联网发展的驱动力——从文字到图片，到视频和直播。我们借由这些体验的升级，构建了跨越空间的虚拟团队、虚拟社区，远在世界各地的人们能够线上一起上课讨论，一起锻炼分享，这些都带来了新的生活方式，也因此催生了新的商业模式和机会。

我们可以说传统互联网带来的这些体验的升级让构建虚拟世界从无到有，而元宇宙将通过提供沉浸式体验这一升级让虚拟世界和物理世界贯通融合。沉浸体验（ImmersiveExperience）带领用户进入一个和当前现实世界平行的虚拟世界，在这个高真实度的虚拟世界中用户不但能够看到自己的环境，还可以和环境互动，这种体验让用户完全地置身虚拟世界中，逼真的临场感让人分不出是虚拟还是现实。

元宇宙支持构建物理世界的数字镜像，自然化人机交互方式，通过数字孪生实现了虚拟世界和物理世界的贯通融合，以数字化体验为驱动力和抓手，为人们认识、理解和改造世界提供了新的数字化途径。这种体验带来的虚拟和现实的融合为医学、教育、文娱等体验优先，对现场感有强要求的领域提供了巨大的想象和创新的空间。我们相信在用户沉浸式体验方面的巨大提升甚至改变是元宇宙区别与传统互联网的显著特征，也将是元宇宙相当长时间内发展的主要驱动力之一。

其次它带来数字信任体系的升级

体验的升级让人们越来越认为虚拟世界与物理世界同样真实。为了让人们能够在数字世界进行社会活动，现实社会的运行机制（比如如何界定所有权、合规性？如何做价值交换？）也需要镜像到虚拟世界中。

人类历史经验表明信任体系是协同的核心，所以数字化信任是建立数字化社会运行机制、商业活动的基础。我们看到传统互联网技术在解决这类问题上遭遇了瓶颈。网络犯罪（比如窃取账户的网络钓鱼、各种在线欺诈、勒索软件攻击和传播恶意软件等）是大家广泛讨论的一个问题。由于人们相信虚拟关系和财产是真实的，网络欺凌、游戏作弊和人际关系作弊的危害性都会增加。随着虚拟关系和财产的价值认可度越来越高，这种利用虚拟环境进行违法犯罪的不法行为将激增。

另外一个例子是近年来围绕个人隐私数据出现的各种问题。高度中心化的互联网平台聚集了海量的个人数据，使得平台在数字化世界拥有了无法约束的权利，也因此有了用户的信任危机。元宇宙将整合分布式计算和区块链等技术为这类问题提供解决方案。

场景和应用开发的成本更大幅度地降低

最后我们预见元宇宙将提供前所未有的基础设施来协调海量的分布式算力，把场景和应用开发的成本更大幅度地降低。在去中心化的趋势下，更多的组织和个人将参与到虚拟场景构建中。场景构建就是虚拟世界中的探索世界，改变世界的行为，因此元宇宙需要能做到大范围低成本地使能非专业人员构建场景。

驱动和塑造元宇宙的关键技术

现实模拟技术带来超乎想象的沉浸式体验

首先支持现实模拟的技术就是空间3D重构和物联网（IOT）技术。3D重构技术对于在元宇宙中创建逼真的空间非常重要。它有助于在遵循物理学和科学的一般规律的同时，保持元宇宙中的真实感建筑、对象和物理位置。物联网技术支持元宇宙与现实设备之间的连接。

其次是实时模拟技术，在3D重构和IOT技术的基础上，结合渲染和模拟模型实现实时物理场景的模拟，目前几乎所有的3D实时图像游戏都是通过一系列被称为着色器编程的方式来生成实时图像的。通过还原光子在不同材料的反射效果来模拟实时图像的还原，从而达到光线追踪的效果，这样使得实时图像变得更为绚丽和逼真。例如，有一个平台用例是执行模拟流体动力学，未来可以基于平台能精准的模拟一条河流，或模拟一栋高层建筑的整个供暖和空调系统。

神经机械控制设备技术将沉浸式体验延伸至现实世界

神经机械控制是关于人类感觉和机械运动系统与计算机系统的整合。例如视频游戏输入/输出设备、可穿戴设备、手机扩展设备和虚拟现实耳机都是将人的感觉与物理设备进行了链接整合。得益于网络的高速化和计算机设备的小型化，设备算力的提升使得设备贴近人体具备了技术的可能性。以往人与数字世界是独立的，人从外部来与数字世界互动，未来，在神经机械的整合下，人类将进入数字世界，元宇宙不光是我们进入的地方，元宇宙将无处不在，元宇宙和我们将融为一体。

传统“智能手机”的内涵和外延将发生改变，将演变为新一代的元宇宙互动的随身设备，我们看到现在通过虚拟现实耳机可以沉浸式地进入据虚拟空间。未来，我们甚至可能拥有功能性智能隐形眼镜，这些设备能对我们的眼睛、头部位置和手势做出反应。当这些设备成为智能眼镜时，我们将能够将这种体验带到我们周围的现实物理世界。例如光场技术甚至可以让我们将光子及其伴随的景深投射到视网膜上，让你的眼睛专注于虚拟场景的不同部分，从而获得真正的全息体验。设备的智能将解读我们的语音指令、手势和生物特征。神经接口甚至可以让我们的设备理解我们的意图。

人工智能（AI）技术将提升沉浸式体验的层次

AI技术赋能元宇宙世界中虚拟人NPC（non-playercharactres）拥有和人一样高真实度的行为。AI技术在元宇宙中的另一个重要应用是提供了自动生成2D或是3D动画（avatar）的可能。它可以根据真人的2D或是3D的影像扫描，生成逼真的、动态的数字动画。

区块链技术使数字化信任成为可能

建立数字化信任的核心技术是区块链，一种分布式账本技术。区块链允许无信任的数据交换；分散的授权和认证，对交易记录的历史和起源的追踪，数字化资产稀缺性证明等。区块链被认为是“无信任”可信任技术，人们不需要信任任何一个权威；只需要信任区块链技术本身，这种技术信任将对元宇宙的民主产生深远影响。区块链智能合约应用促使去中心化的贷款、去中心化的金融和去中心化的资产交换。

不可替代资产的兴起可能会成为新一代游戏、化身定制和元宇宙体验中虚拟商品的基础。

低代码开发技术极大的降低了场景生产的成本

低代码和无代码开发技术提供了更高级别的抽象（如可视化开发框架和拖放工具），以取代流程、逻辑和应用程序的手工编码。低代码平台的最大价值在于业务人员（非程序员）可以做一些程序员以前做的工作。在低代码平台的趋势下，serverlessarchitecture将是未来的趋势，有越来越多的服务于业务人员的创建者工具，这些工具集合元宇宙的各参与者使用被用于构建元宇宙，创建元宇宙社区、编写复杂行为脚本和参与指定商业规则等等。对于低代码平台而言，如何既能适应标准化和成熟度高的企业，并且能兼顾微小企业和个人客户将会成为挑战。

分布式边缘计算为元宇宙提供算力升级

元宇宙强化的高度地去中心化，分布式的趋势要求未来网络计算能力的重点将会转向网络的边缘端侧，这就意味着数据和信息的预处理部分在本地完成，未来需要本地计算设备和数据源的快速互操作，在本地对数据和信息进行分析，从而大大减少服务端或者中心端的算力需求，长期来看，这种边缘计算能力会成为元宇宙的主要计算能力的提供者。

结束语

我们可以清晰地看到驱动元宇宙向前演进的各项核心技术在构造元宇宙世界中各自扮演独特的、不可或缺的角色，而每项核心技术的发展阶段和成熟度也各不相同，比如沉浸式体验技术处于发展的早期，而数字化信任相关技术还在方案设想期，基础设施相关技术处于相对成熟期。让我们一起拭目以待元宇宙这波科技浪潮的推进。我们会在后续的文章中和大家一起进一步讨论重点核心技术的应用和挑战。

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