元宇宙發(fā)展研究

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(guó)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(chǎng)，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(lái)“元宇宙”的顛覆性應(yīng)用場(chǎng)景逐步地落地，人們可以在虛擬的元宇宙世界中社交、娛樂(lè)、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(chǎng)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?cè)谔摂M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(lái)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(wèn)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(wèn)題，可解決元宇宙中數(shù)字身份、經(jīng)濟(jì)方面的問(wèn)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(chǎng)景，因此我們需要人工智能來(lái)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(chǎng)景、各個(gè)應(yīng)用中無(wú)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(chǎng)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(guò)人工智能可以智能化地生成不重復(fù)的場(chǎng)景內(nèi)容，有組織地呈現(xiàn)給用戶。隨著越來(lái)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(yǔ)音識(shí)別溝通和行為偏好預(yù)測(cè)等。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為元宇宙萬(wàn)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(wàn)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(wàn)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(chǎng)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(zhǎng)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(wèn)題，保證高速、低延時(shí)、高算力和高AI的應(yīng)用場(chǎng)景接入。元宇宙對(duì)算力要求是近乎無(wú)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(chǎng)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(chǎng)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(wèn)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(guò)采集人腦的電波信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬場(chǎng)景的操控，產(chǎn)生更好的沉浸體驗(yàn)。目前AR/VR硬件市場(chǎng)出貨量呈穩(wěn)步增長(zhǎng)之勢(shì)，但仍存在使用空間受限、設(shè)備兼容性差和成本高等問(wèn)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(wèn)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(kāi)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(jìng)爭(zhēng)姿態(tài)決定了其生態(tài)相對(duì)封閉，完全的開(kāi)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(chǎng)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(wèn)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(wèn)題

元宇宙發(fā)展的過(guò)程中，也將遇到價(jià)值倫理、虛擬空間管控等問(wèn)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(wèn)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(wèn)題，未來(lái)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(lè)化、游戲化是未來(lái)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(lái)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(lái)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(kāi)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(kāi)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(wú)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(lái)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(yǔ)

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(guò)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(lái)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(guó)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?lái)產(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(lái)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。