摘要：隨著硬件、軟件以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展和成熟，目前元宇宙場景已經(jīng)涉及了互聯(lián)網(wǎng)生活的方方面面。從最早期的純游戲場景，到目前包含沉浸式體驗(yàn)、社交、虛擬貨幣和線上業(yè)務(wù)場景，元宇宙更在不斷地占據(jù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中越來越重要的部分。當(dāng)前人們開始越來越注重線上沉浸式場景的拓展，元宇宙必然會(huì)成為未來互聯(lián)網(wǎng)中計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)中的重要方向之一。

關(guān)鍵詞：元宇宙；硬件設(shè)備；沉浸式體驗(yàn)

一、元宇宙的發(fā)展歷史

（一）元宇宙的概念

元宇宙是基于元感知的擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)（Meta-sensory XR： EXtended Reality）。元宇宙是一個(gè)虛擬空間，它依托現(xiàn)實(shí)世界的千絲萬縷，根據(jù)現(xiàn)實(shí)世界創(chuàng)造出來，卻又完全獨(dú)立，和現(xiàn)實(shí)世界隔斷。它利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)造，映射出來的是一個(gè)和現(xiàn)實(shí)世界存在著千絲萬縷的關(guān)系的虛擬世界。在元宇宙中通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的場景進(jìn)行數(shù)字化，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行強(qiáng)化和集中儲(chǔ)存，并且由此產(chǎn)生的一系列包含了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化等領(lǐng)域的活動(dòng)集合。

根據(jù)元宇宙的特性，可以將元宇宙分成四大類型。

第一個(gè)類型是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)類型，即所謂將外部環(huán)境的信息加以增強(qiáng)和集中處理后再提供給現(xiàn)實(shí)的一種形態(tài)。這是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中極為常見的一種技術(shù)，即可業(yè)務(wù)場景的數(shù)字化管理和數(shù)據(jù)分析。在人們生活中隨處可見將一些原本線下的業(yè)務(wù)和場景進(jìn)行線上數(shù)字化，這就是元宇宙的第一個(gè)特性。

第二個(gè)類型是生命記錄，即為把個(gè)人（或是事物）在現(xiàn)實(shí)中活動(dòng)的信息和虛擬空間中融合在一起的一種技術(shù)。例如人們依托電子手環(huán)等硬件或者身體監(jiān)控軟件，隨時(shí)將自己的生命體征和活動(dòng)軌跡等數(shù)據(jù)上傳至互聯(lián)網(wǎng)的虛擬空間之內(nèi)。但元宇宙會(huì)大大加強(qiáng)這種生命的記錄和虛擬，在元宇宙中上傳的不止是一組簡單的數(shù)據(jù)，而是基于這項(xiàng)數(shù)據(jù)生成的虛擬角色。

第三個(gè)類型是景象世界，即把外部環(huán)境信息和虛擬空間結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)一體化的結(jié)構(gòu)。利用VR等技術(shù)，人們?cè)谠S多擬感游戲中就能體驗(yàn)到這種技術(shù)。人會(huì)在一個(gè)特定的物理房間內(nèi)，借助部分硬件設(shè)備，達(dá)到身處一個(gè)虛擬環(huán)境的體驗(yàn)。但人的活動(dòng)和行為依舊受到外部空間以及硬件設(shè)備的限制。

第四個(gè)類型是虛擬世界，即個(gè)人（或事物）存在并生活在完全虛擬的空間中。在各種大型MMO角色扮演游戲和沙盒游戲中，這樣的虛擬世界已經(jīng)存在并發(fā)展了二十多年。用戶在其中可以扮演一個(gè)全新的人類（或者其他事物），并在一個(gè)虛擬的世界中展開一段完全不同于現(xiàn)實(shí)生活，但必須遵從于那個(gè)虛擬世界規(guī)則的生活。

在當(dāng)前元宇宙的發(fā)展階段中，以上的四個(gè)分類和特性正在逐漸地模糊和歸一。往往在一個(gè)成熟的元宇宙中，會(huì)同時(shí)出現(xiàn)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、生命記錄、景象世界以及虛擬世界的交叉演繹作用。借助AR和VR等硬件技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的全球化，人們?cè)缇驮谧约旱纳钪畜w驗(yàn)過了元宇宙。不管是簡單的線上視頻會(huì)議，還是更加復(fù)雜的大型互聯(lián)網(wǎng)游戲，以及近年來更加火爆發(fā)展的虛擬偶像和娛樂場景，元宇宙正在越來越多地走進(jìn)人們的日常生活。

（二）元宇宙的發(fā)展歷史

元宇宙的發(fā)展從何而起，當(dāng)人們認(rèn)識(shí)到元宇宙這一概念時(shí)，其實(shí)元宇宙早已誕生。通常人們以1992年作家尼爾·斯蒂芬森（Neal Stephenson）的科幻小說《雪崩》的出版，作為元宇宙出現(xiàn)的標(biāo)志之一。在小說中，作家構(gòu)想了一個(gè)建筑與現(xiàn)實(shí)世界之上的虛擬空間，這個(gè)被稱為“元宇宙”（部分譯文翻譯為“超元域”）的概念開始為人們所熟知和使用。在小說中作家預(yù)言了一個(gè)平行于現(xiàn)實(shí)世界的超元宇宙，人們?cè)诶锩嫦嗷ジ偁幒拖嗷ヒ来?，這樣的一個(gè)世界，被認(rèn)為是后三十年互聯(lián)網(wǎng)中元宇宙發(fā)展的預(yù)言式描述。

長久起來，大型游戲一直扮演了元宇宙進(jìn)化過程中的急先鋒和中堅(jiān)力量。在2003年，美國互聯(lián)網(wǎng)公司Linden Lab提出的“第二人生”（Second Life）就是以“非中心化”游戲?yàn)檩d體的高度智能化形態(tài)的“元宇宙”出現(xiàn)的標(biāo)志。

隨著越來越多大型游戲的發(fā)布和運(yùn)營，隨著計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)以及服務(wù)器分布負(fù)載能力的提高，目前開發(fā)出一款基于元宇宙所有特性的大型互聯(lián)網(wǎng)虛擬游戲已不再是難以想象的事情。眾多用戶在完全的虛擬世界中獨(dú)立于現(xiàn)實(shí)，創(chuàng)造出了眾多的游戲“元宇宙”。

虛擬經(jīng)濟(jì)以及虛擬偶像的快速成長，2020年Travis Scott在游戲《堡壘之夜》（Fortnite）中舉辦了一場虛擬演唱會(huì)，全球有超過1230萬玩家成了其觀眾。與傳統(tǒng)演唱會(huì)不同，每個(gè)參與其中的觀眾都能與數(shù)字生成的虛擬偶像進(jìn)行了親密而直接的互動(dòng)。這也被看成是后疫情時(shí)代對(duì)全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)文化的沖擊下，元宇宙成為人們?cè)噲D使用新技術(shù)和新業(yè)務(wù)場景破局的嘗試。目前眾多的國際大公司也開始不斷使用元宇宙技術(shù)和概念來進(jìn)化和改變自己一直以來的業(yè)務(wù)形態(tài)和觀念。谷歌公司的跨國會(huì)議和國際地圖都在疫情以及貿(mào)易戰(zhàn)的背景下，在現(xiàn)實(shí)世界被增加了重重阻隔之后，人們?cè)噲D利用元宇宙新技術(shù)進(jìn)行破局的嘗試。在未來隨著元宇宙技術(shù)發(fā)展的不斷進(jìn)步，一個(gè)全新的，包容了過去所有元宇宙特征，并具備了現(xiàn)在難以想象新形態(tài)的元宇宙，將在不遠(yuǎn)的未來出現(xiàn)在人們眼前。

（三）現(xiàn)代元宇宙的全新概念

更包容和更新的技術(shù)應(yīng)用，過去的元宇宙和游戲中，開發(fā)商和制造者更強(qiáng)調(diào)的是人們與群體之間的對(duì)抗和競爭，就像早期的元宇宙以及賽博朋克主題的小說《雪崩》《神經(jīng)漫游者》三部曲中的描述的未來那樣。但現(xiàn)在的大型元宇宙游戲，更傾向于給予用戶更高的自由度，而不是一味地強(qiáng)調(diào)競爭關(guān)系，例如在2009年瑞典Mojang Studios開發(fā)的《我的世界》。同時(shí)VR設(shè)備和體感硬件的不斷更新，也讓用戶在原先的掌機(jī)和PC平臺(tái)的基礎(chǔ)上，有了更加沉浸式體驗(yàn)的機(jī)會(huì)。

緊張的全球經(jīng)濟(jì)大環(huán)境也向傳統(tǒng)的開發(fā)者和國際大公司提出了新的挑戰(zhàn)，在產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)能全球化的市場中，產(chǎn)能和供應(yīng)鏈的調(diào)整，以及新消費(fèi)環(huán)境和熱點(diǎn)的產(chǎn)生成了人們需要廣泛關(guān)注的問題。在這樣的環(huán)境下，以消費(fèi)為中心，創(chuàng)造生產(chǎn)和消費(fèi)良性循環(huán)互動(dòng)就成為人們必須思考的話題。游戲和線上娛樂在線下和傳統(tǒng)消費(fèi)的新冠疫情時(shí)代讓傳統(tǒng)大公司看到了全新的機(jī)會(huì)和市場。去中心化貨幣時(shí)代的到來，“比特幣”的出現(xiàn)曾經(jīng)打破了人們對(duì)傳統(tǒng)貨幣已經(jīng)消費(fèi)信用的認(rèn)知，而NFT（不可替代通行證）應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，更是把去中心化和虛擬資產(chǎn)所有權(quán)的概念提升到一個(gè)全新的高度。人們發(fā)現(xiàn)在元宇宙時(shí)代，可能需要重新定義財(cái)富、貨幣，以及個(gè)人財(cái)產(chǎn)的問題。

當(dāng)前的元宇宙發(fā)展，在不斷強(qiáng)調(diào)更加的自由度、更寬泛的沉浸式場景，以及更基礎(chǔ)的硬件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，在以消費(fèi)為中心試圖解決新的緊張的形式下的全球經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的問題。同時(shí)強(qiáng)化的虛擬個(gè)人財(cái)產(chǎn)和虛擬貨幣，尤其是去中心化的區(qū)塊鏈技術(shù)的產(chǎn)生，正在打造一個(gè)全新的，和過去概念上的舊元宇宙脫胎換骨的全新新元宇宙生態(tài)。

二、計(jì)算機(jī)技術(shù)在元宇宙中的關(guān)鍵應(yīng)用

（一）網(wǎng)絡(luò)和算力技術(shù)——包括空間定位算法、虛擬場景擬真、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸、GPU服務(wù)器等技術(shù)

作為平行于現(xiàn)實(shí)的虛擬世界，元宇宙是以數(shù)據(jù)和計(jì)算為基礎(chǔ)的一個(gè)虛擬空間，其中網(wǎng)絡(luò)和算力技術(shù)是最為基礎(chǔ)的技術(shù)。在手機(jī)4G、5G技術(shù)在全球范圍內(nèi)覆蓋和全面推廣的時(shí)代，人們已經(jīng)可以在大部分情況下讓自己的設(shè)備和軟件在不受限的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)的互聯(lián)網(wǎng)連接和數(shù)據(jù)交互。讓大型多人實(shí)時(shí)互動(dòng)的元宇宙，以及對(duì)元宇宙中實(shí)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)存儲(chǔ)和備份成為可能。

在以全球最大的企業(yè)級(jí)公司甲骨文軟件系統(tǒng)有限公司為例，其數(shù)據(jù)服務(wù)器業(yè)務(wù)以及Oracle的技術(shù)廣泛應(yīng)用于全球包括電信、電力、金融、政府部分在內(nèi)的各行各業(yè)。隨后云技術(shù)的產(chǎn)生與推廣為全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和運(yùn)算使用提供了更便利和更多樣的選擇。目前大型元宇宙所需的網(wǎng)絡(luò)和算力技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備好迎接元宇宙時(shí)代的全面到來。

（二）AI人工智能技術(shù)

人工智能通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能算法，模擬人類智力和行為，實(shí)現(xiàn)人類智力的延伸和擴(kuò)展。人工智能的模糊識(shí)別和處理技術(shù)在21世紀(jì)隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。構(gòu)成元宇宙的基礎(chǔ)是抽象的數(shù)字工具，通過研究確定一個(gè)對(duì)象集合的性質(zhì)以及理解與解決另一個(gè)對(duì)象的集合中的復(fù)雜關(guān)系問題，尋找可能存在于他們之間的某種合劑源于對(duì)應(yīng)變化的等價(jià)性，處理現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界之間存在對(duì)稱和映射的關(guān)系。人工智能技術(shù)就是通過模糊搜索和數(shù)據(jù)識(shí)別，來快速處理和解決這些現(xiàn)實(shí)世界和虛擬世界之間的關(guān)系之和。

（三）電子游戲技術(shù)

電子游戲技術(shù)一次又一次引領(lǐng)和推進(jìn)著互聯(lián)網(wǎng)以及技術(shù)機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展與變革，在圖形處理，底層數(shù)據(jù)儲(chǔ)存以及多人在線等技術(shù)上，游戲都比同期的其他軟件產(chǎn)品提出了更高的要求。從早期的紅白機(jī)到現(xiàn)在PC平臺(tái)的大型角色扮演類游戲到沉浸式的VR游戲，電子游戲技術(shù)不斷推陳出新，給廣大玩家和用戶帶來更多不一樣的游戲體驗(yàn)。

對(duì)圖像、聲音以及數(shù)據(jù)的處理需要更好的游戲引擎，全球的游戲大公司都在不斷投入巨資開發(fā)和更新自己獨(dú)有的游戲引擎。例如日本開發(fā)商From Software，使用自己的游戲引擎開發(fā)了包含《血源詛咒》《艾爾登法環(huán)》在內(nèi)的一系列在全世界最火爆的動(dòng)作類游戲，其中《艾爾登法環(huán)》在發(fā)售不到一個(gè)月的時(shí)間里全球銷量就已經(jīng)突破了 1200 萬，向人們展示了好的游戲引擎所開發(fā)的游戲?qū)θ驈V大玩家的吸引力。

（四）AR、VR等硬件技術(shù)

虛擬沉浸體驗(yàn)，不斷深化的感知交互在元宇宙中必不可少，元宇宙是一個(gè)平行于現(xiàn)實(shí)世界的虛擬空間，也可以視為對(duì)現(xiàn)實(shí)世界在虛擬環(huán)境中的透射。給用戶帶來真實(shí)的沉浸式感受這一環(huán)節(jié)必不可少，沉浸式體驗(yàn)?zāi)軌驖M足線下真實(shí)場景再現(xiàn)，給使用者聽過一個(gè)身處現(xiàn)實(shí)中的環(huán)境體驗(yàn)非常重要。

人們借助VR及其他觸感硬件，可以在虛擬空間中模擬真實(shí)世界中的體驗(yàn)，這一技術(shù)不但在電子游戲領(lǐng)域大放異彩，更在全球化跨國辦公，以及未來即將實(shí)現(xiàn)的線上旅行和購物等業(yè)務(wù)場景，牢牢地吸引用戶，解決了將線下消費(fèi)場景完全搬遷到線上的技術(shù)壁壘。

（五）智能合約-區(qū)塊鏈技術(shù)

狹義上來說，區(qū)塊鏈起源于比特幣，按照時(shí)間順序排列是其特點(diǎn)之一，將數(shù)據(jù)區(qū)塊以順序相連的方式組成，再利用密碼算法，使其成為不可更改和造假的分布式的記錄。廣義上來說，區(qū)塊鏈?zhǔn)峭ㄟ^將數(shù)據(jù)變成塊鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，從而能夠驗(yàn)證并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過分布式節(jié)點(diǎn)共識(shí)算法，使數(shù)據(jù)能夠被生成和更新，利用密碼學(xué)的技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸和訪問的安全得到保證、通過自動(dòng)化腳本代碼組成的智能合約，來編程和操作數(shù)據(jù)，是一種全新的分布式基礎(chǔ)架構(gòu)與計(jì)算范式。去中心化和智能合約使區(qū)塊鏈技術(shù)在元宇宙中為虛擬財(cái)產(chǎn)和個(gè)人數(shù)字產(chǎn)權(quán)提供了良好的保證，也為元宇宙中的消費(fèi)和生產(chǎn)提供了可流通的財(cái)富基礎(chǔ)。

三、元宇宙的未來前景

（一）對(duì)未來元宇宙發(fā)展趨勢的暢想

元宇宙將擴(kuò)展至全球全產(chǎn)業(yè)，過去的全宇宙更多的是在虛擬電子游戲中搭建和完成一個(gè)完整的大型世界，而現(xiàn)在正在不斷推廣和擴(kuò)張到全產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

在建筑、工程、無人駕駛、跨境貿(mào)易以及物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中，元宇宙正在不斷擴(kuò)張自身的影響力美國人工智能計(jì)算領(lǐng)域的頭部公司英偉達(dá)企業(yè)已經(jīng)發(fā)布了自己的“全能宇宙”平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)的目標(biāo)是通過寫作的方式快速實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)世界一體的元宇宙世界。

到底誰是原來元宇宙世界中的居民和主流，用戶在元宇宙中會(huì)有一個(gè)全新的獨(dú)立和區(qū)別于現(xiàn)實(shí)生活中的虛擬身份，并且由于智能合約的存在，這一身份也有著唯一的標(biāo)識(shí)性和合法性。同時(shí)隨著人工智能的不斷進(jìn)步，出現(xiàn)完全的數(shù)字居民也不再是天方夜譚。那么在未來的元宇宙中，這些數(shù)字身份，甚至于純數(shù)字化居民的出現(xiàn)，將會(huì)重新定義法理和人類倫理上對(duì)于人類身份的定位。

元宇宙既不是一項(xiàng)單獨(dú)的技術(shù)，也不是一個(gè)獨(dú)立的產(chǎn)品，而是新一代信息技術(shù)與人工智能、人機(jī)交互、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等眾多先進(jìn)技術(shù)融合的產(chǎn)物。

（二）元宇宙將面臨的問題

元宇宙目前面臨的硬件技術(shù)限制，目前不管是VR還是其他最先進(jìn)的沉浸式硬件，都對(duì)人體的視神經(jīng)和括約肌造成了極為沉重的負(fù)擔(dān)。在尚未出現(xiàn)新的替代品之前，普通人對(duì)VR硬件的使用時(shí)間很難超過3個(gè)小時(shí)，在需要長時(shí)間進(jìn)入元宇宙其中的用戶來說，這點(diǎn)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這對(duì)元宇宙以及其硬件技術(shù)提出更高的要求

誰來制定元宇宙中的規(guī)則和價(jià)值導(dǎo)向？目前元宇宙更傾向于一個(gè)無序的和全自由開放式的世界。這一特點(diǎn)在電子游戲?yàn)橹饕獔鼍暗挠螒蛑袩o傷大雅，但當(dāng)元宇宙涉及人類生活的方方面面，尤其涉及經(jīng)濟(jì)、政治和社會(huì)形態(tài)的多方面時(shí)，規(guī)則和價(jià)值導(dǎo)向必須被確立，相關(guān)的現(xiàn)實(shí)世界中的法律需要被制定。在現(xiàn)實(shí)和元宇宙的邊界中人們需要很好地找到和掌握自己的定位，在現(xiàn)實(shí)和虛擬重疊的部分中人們要認(rèn)清自己的位置以及道德和法律的邊界。

四、結(jié)束語

元宇宙是一項(xiàng)早已出現(xiàn)并廣泛為人們接觸，并且在不斷地向前發(fā)展的領(lǐng)域。在發(fā)展快速的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)中，元宇宙屬于綜合性和前瞻性極強(qiáng)的一部分。通過對(duì)元宇宙的過去、現(xiàn)在與未來的解讀，人們能夠管中窺豹，更好地理解整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。人們?nèi)粘Ｉ钪械拿恳粋€(gè)重要部分都在走向數(shù)字化。人們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)上工作、社交、游戲。電視、電腦、手機(jī)的出現(xiàn)讓我們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的注意力逐漸下降。按這個(gè)趨勢，我們對(duì)數(shù)字生活的注意力只有越來越高。目前無論是從各大巨頭對(duì)元宇宙的布局趨勢、國家的支持政策和元宇宙背后的供需關(guān)系來看，元宇宙還是很有可能發(fā)展成為互聯(lián)網(wǎng)的未來，能影響社會(huì)及文明。在這樣的元宇宙里，蘊(yùn)藏著很多商機(jī)和巨大的財(cái)富。

作者單位：卞明霞 上海伊士能化科技有限公司

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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