區(qū)塊鏈：元宇宙的核心基礎(chǔ)設(shè)施

李 鳴，張 亮，宋文鵬，吳美玉

（1.復(fù)旦大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院上海市智能信息處理重點實驗室，上海 200433；2.上海區(qū)塊鏈工程技術(shù)研究中心，上海 200433；3.中國電子技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院，北京 100007；4.北京航空航天大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京 100191；5.城市運行應(yīng)急保障模擬技術(shù)北京市重點實驗室，北京 100191）

0 概述

目前，對于元宇宙概念的定義眾說紛紜，技術(shù)、應(yīng)用、資產(chǎn)、服務(wù)、產(chǎn)業(yè)、生態(tài)、哲學(xué)等不同層次的定義混雜，嚴(yán)重影響業(yè)界對元宇宙的認(rèn)識。盡管元宇宙不是技術(shù)詞匯，但卻需要復(fù)雜的底層技術(shù)邏輯支撐。區(qū)塊鏈［1］、人工智能、數(shù)字孿生、人機(jī)交互、物聯(lián)網(wǎng)等面向數(shù)據(jù)的新一代信息技術(shù)的演進(jìn)是從Web2.0 向Web3.0［2］演進(jìn)的技術(shù)準(zhǔn)備。雖然技術(shù)就緒度尚有發(fā)展空間，但已基本完成單項技術(shù)體系的構(gòu)建。以往各項技術(shù)的獨立發(fā)展沒有形成閉環(huán)的商業(yè)生態(tài)，是因為各項數(shù)字科技的技術(shù)特性只覆蓋數(shù)字經(jīng)濟(jì)的一部分。例如，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集、5G 傳輸、大數(shù)據(jù)處理、人工智能利用和區(qū)塊鏈保障，每項技術(shù)都僅完成了數(shù)據(jù)要素生命周期的一部分，需要更大、更聚焦的概念、場景和商業(yè)模式拉動新一代信息技術(shù)的進(jìn)一步融合，從而構(gòu)建面向數(shù)字化生態(tài)的基礎(chǔ)設(shè)施，以支撐元宇宙復(fù)雜的應(yīng)用邏輯、業(yè)務(wù)創(chuàng)新和商業(yè)模式。因此，從技術(shù)上來看，元宇宙是基于區(qū)塊鏈技術(shù)體系和運作機(jī)制支撐下的可信數(shù)字化價值交互網(wǎng)絡(luò)以及以區(qū)塊鏈為核心的Web3.0 數(shù)字新生態(tài)，能推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化。

本文從區(qū)塊鏈實現(xiàn)元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施、提供虛擬世界中的身份價值網(wǎng)絡(luò)、構(gòu)建經(jīng)濟(jì)金融體系3 個方面說明區(qū)塊鏈在元宇宙中的核心技術(shù)地位，并分析如何通過區(qū)塊鏈構(gòu)建元宇宙中的可信數(shù)字化價值交互網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用本體論思想定義元宇宙是數(shù)字生態(tài)的集成邏輯表達(dá)，明確促進(jìn)元宇宙健康發(fā)展的4 項核心要素。列舉目前基于區(qū)塊鏈構(gòu)建的數(shù)字貨幣、鑒證及交易市場應(yīng)用技術(shù)，總結(jié)在元宇宙中進(jìn)行價值交換的交易特征。

1 元宇宙

1.1 元宇宙發(fā)展現(xiàn)狀

元宇宙概念來自1992 年出版的科幻小說作家尼爾·斯蒂芬森的著作《雪崩》。在2021 年迅速升溫，被各大國外公司在游戲、娛樂、文化等應(yīng)用領(lǐng)域部署市場。3 月，美國沙盒游戲平臺Roblox 將元宇宙概念寫入招股說明書中，上市后首日日值超過400 億美元。7 月，F(xiàn)acebook 首席執(zhí)行官馬克·扎克伯格成立元宇宙產(chǎn)品團(tuán)隊，并將母公司名稱改為“Meta”。在國內(nèi)元宇宙市場上：百度發(fā)布國內(nèi)首個元宇宙產(chǎn)品“希壤”；字節(jié)跳動收購國內(nèi)VR 頭顯的龍頭企業(yè)Pico，基于其龐大的產(chǎn)品矩陣布局元宇宙。元宇宙概念在資本市場和技術(shù)領(lǐng)域的興起，獲得了極高的社會關(guān)注度。一部分人認(rèn)為，元宇宙代表未來發(fā)展的新方向，即虛擬分身在虛擬世界進(jìn)行生活、工作與互動。另一部分人認(rèn)為，基于目前體驗仍有缺陷的VR/AR 技術(shù)，目前元宇宙只是一種噱頭，科技公司爭相蹭熱點。元宇宙概念起源于科幻小說，發(fā)展于文化娛樂應(yīng)用場景，現(xiàn)已具有經(jīng)濟(jì)閉環(huán)體系的特征［3］。當(dāng)前的元宇宙并非最終狀態(tài)，但可被視為已出現(xiàn)應(yīng)用探索、底層技術(shù)基礎(chǔ)和全新經(jīng)濟(jì)模式的動態(tài)演化狀態(tài)［3］。隨著技術(shù)迭代更新和更多的資本注入，元宇宙代表的虛實二元世界極有可能成為現(xiàn)實。

1.2 元宇宙本體

1.2.1 元宇宙概念

目前，業(yè)界及學(xué)者們對于元宇宙的界定有不同的理解。從元宇宙的英文“Metaverse”進(jìn)行字面解讀，其中：“meta”即“元”，表示超級、超越；“verse”代表“universe”，表示世界、廣泛的空間。因此，字面意義上的元宇宙指的是超越現(xiàn)實的、由更高維度構(gòu)成的世界。WRIGHT等［4］介紹了元宇宙通過虛擬世界與現(xiàn)實世界的眾多節(jié)點連接和重疊，從而構(gòu)成新一代的增強(qiáng)現(xiàn)實交互空間。DAVIS等［5］總結(jié)元宇宙的5個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，即元宇宙本身、人/化身、元宇宙技術(shù)能力、行為和結(jié)果。KINSNER［6］認(rèn)為元宇宙是具有生命力的互聯(lián)網(wǎng)，通過軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)互聯(lián)，形成具有高度體驗感的社會網(wǎng)絡(luò)。加速研究基金會（Acceleration Studies Foundation，ASF）［7］將元宇宙定義為虛擬增強(qiáng)的物理現(xiàn)實和物理上持續(xù)存在的虛擬空間的融合，既可以指代為一套特定的虛擬化3D 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，又可以表示為在線生活的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)方式。進(jìn)一步地，ASF 將元宇宙區(qū)分為體驗虛擬故事的虛擬世界、反映當(dāng)前現(xiàn)實世界的鏡像世界、現(xiàn)實世界中增強(qiáng)信息混合體的增強(qiáng)現(xiàn)實以及捕捉和存儲有關(guān)人和事日常信息的生活日志，這4 個場景強(qiáng)調(diào)不同的功能、類型或元宇宙技術(shù)集。袁園等［3］認(rèn)為元宇宙是源自游戲平臺，由數(shù)字貨幣、數(shù)字技術(shù)和硬件技術(shù)同步支持，深度融入人類生活的虛擬世界及生存遠(yuǎn)景。李默［8］認(rèn)為元宇宙是來自現(xiàn)實世界、與現(xiàn)實世界平行的且真實度越來越高的數(shù)字虛擬世界。方凌智等［9］認(rèn)為因為互聯(lián)網(wǎng)的功用中心由信息轉(zhuǎn)移到發(fā)送、使用信息的主體（即人），這種轉(zhuǎn)變促進(jìn)信息媒介技術(shù)的發(fā)展迭代，能夠給人類社會帶來變革并塑造出全新的社會形態(tài)。

上述的定義多從元宇宙的組成出發(fā)進(jìn)行界定，筆者認(rèn)為對于元宇宙的界定，需要關(guān)注元宇宙的根本邏輯，即價值交互網(wǎng)絡(luò)。因此，元宇宙是基于Web3.0 技術(shù)體系和運作機(jī)制支撐下的可信數(shù)字化價值交互網(wǎng)絡(luò)，是以區(qū)塊鏈為核心的Web3.0 數(shù)字新生態(tài)，是推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的重要手段。同時，本體論是研究世界本源或基礎(chǔ)性質(zhì)的哲學(xué)理論，通過本體論可以剖析事務(wù)或現(xiàn)象的本質(zhì)。應(yīng)用本體論的思想，元宇宙是數(shù)字共識生態(tài)的集成邏輯表達(dá)，其中：數(shù)字是指元宇宙的核心要素一定是在數(shù)字空間中，并通過數(shù)字技術(shù)表現(xiàn)；共識是指元宇宙的相關(guān)方共同參與元宇宙生態(tài)的治理，并通過共識過程確定元宇宙生態(tài)的發(fā)展路線；生態(tài)是指元宇宙需要眾多相關(guān)方參與，形成相互影響、相互促進(jìn)的動態(tài)平衡的統(tǒng)一體；集成是指元宇宙需要通過眾多技術(shù)形成集成體，以支持生態(tài)的穩(wěn)定運行；邏輯是指元宇宙是眾多要素組合的系統(tǒng)，各項要素之間有相互邏輯關(guān)系，各項要素自身也需要有內(nèi)在的邏輯體系；表達(dá)是指元宇宙要在不同層次上都呈現(xiàn)出特定的表現(xiàn)形式，從而形成聚像、可工程化的最佳應(yīng)用。

1.2.2 元宇宙相關(guān)技術(shù)

DIONISIO 等［10］總結(jié)了元宇宙核心組成部分的真實性、泛在性、互操作性、可擴(kuò)展性等4 個技術(shù)特征，其中：真實性要求虛擬空間足夠逼真，使用戶在心理和情感上沉浸在虛擬空間；泛在性要求構(gòu)成元宇宙的虛擬空間可以通過所有現(xiàn)有的數(shù)字設(shè)備（臺式機(jī)、平板電腦、移動設(shè)備），而且用戶的虛擬身份或集體身份可以通過這些設(shè)備來實現(xiàn)，用戶的虛擬身份或集體角色在元宇宙的整個轉(zhuǎn)換過程中保持完整且不變；互操作性要求虛擬空間符合標(biāo)準(zhǔn)，以便用于重建或渲染虛擬環(huán)境的數(shù)字資產(chǎn)在具體實施中保持互換性，以及用戶可以在不同地點之間無縫移動而不中斷沉浸式體驗；可擴(kuò)展性要求服務(wù)器架構(gòu)能提供足夠的動力，使大量的用戶能夠占據(jù)元宇宙而不影響系統(tǒng)效率和用戶體驗。根據(jù)以上技術(shù)特征，可細(xì)化到具體的相關(guān)技術(shù)，在信息傳輸方面有5G/6G 的產(chǎn)生，在互聯(lián)網(wǎng)方面有Web3.0 的迭代，在人工智能方面有算法和機(jī)器學(xué)習(xí)的支撐，在硬件技術(shù)上有VR/AR/MR/XR 的產(chǎn)品問世，在數(shù)據(jù)采集和處理方面有大數(shù)據(jù)、云計算等服務(wù)，在分布式治理上有區(qū)塊鏈保障信息的不可篡改與可追溯［3］。ENO 等［11］構(gòu)建基于三維多用戶虛擬世界的內(nèi)容收集系統(tǒng)，可用于跨世界搜索引擎，實現(xiàn)將虛擬世界與更廣泛的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。此外，作者還編寫爬取用戶生成內(nèi)容的智能代理爬蟲程序，這些程序可提高研究人員識別世界內(nèi)動態(tài)、沉浸式環(huán)境的能力。EGLISTON 等［12］認(rèn)為VR 是一個數(shù)據(jù)密集型設(shè)備，通過聽覺、視覺和觸覺反饋營造用戶在虛擬環(huán)境中的沉浸感。CHESLACK-POSTAVA等［13］設(shè)計并實現(xiàn)了針對元宇宙的Sirikata 服務(wù)器。Sirikata服務(wù)器的可擴(kuò)展性能夠支持大型復(fù)雜的世界建模，允許用戶查看整個世界并與其進(jìn)行交互，同時通過在核心系統(tǒng)中利用現(xiàn)實世界和3D 環(huán)境的屬性同時實現(xiàn)這兩個目標(biāo)，例如基于可見尺寸服務(wù)虛擬對象查詢的新型分布式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

1.2.3 以區(qū)塊鏈為核心的元宇宙技術(shù)參考模型

目前，學(xué)者們對于元宇宙模型的研究較少。SéBASTIEN 等［14］認(rèn)為元宇宙可實現(xiàn)沉浸式虛擬世界的三維表現(xiàn)，支撐建立識別和幫助管理生物多樣性的信息系統(tǒng)。該文對生物多樣性專用信息系統(tǒng)中存儲信息的元空間的不同可能性展開研究，介紹了虛擬世界生成的一般過程、要求、元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同模型，以及可用于完善細(xì)節(jié)層次的元數(shù)據(jù)。RYSKELDIEV 等［15］提出并實施了基于區(qū)塊鏈的分布式模型，該模型可用于點對點的存檔、回收和共享混合現(xiàn)實中的社會和協(xié)作應(yīng)用的虛擬空間，并且可在地圖應(yīng)用中作為混合現(xiàn)實空間的球形圖像替代來源，實現(xiàn)將整個元空間存儲在一個JSON 數(shù)組中以便于以純文本形式進(jìn)行存儲和共享。

通過分析區(qū)塊鏈技術(shù)特點和元宇宙的生態(tài)邏輯，將元宇宙分為元網(wǎng)絡(luò)、元系統(tǒng)、元服務(wù)、元應(yīng)用和元空間五層，如圖1 所示。元網(wǎng)絡(luò)是元宇宙運行的底座，它包含了通信、存儲、計算、網(wǎng)絡(luò)等支撐性技術(shù)，區(qū)塊鏈的點對點通信、分布式存儲、分布式計算和分布式網(wǎng)絡(luò)為元宇宙提供底層基礎(chǔ)設(shè)施。元系統(tǒng)以區(qū)塊鏈的數(shù)字簽名、時序服務(wù)、激勵機(jī)制、共識機(jī)制、加密算法和分布式賬本為核心，為元宇宙提供系統(tǒng)支持。同時，需要融合云計算、大數(shù)據(jù)、人機(jī)交互、人工智能、信息安全和數(shù)字孿生等技術(shù)。元服務(wù)層主要以元系統(tǒng)為支撐，為元應(yīng)用場景提供支持。區(qū)塊鏈相關(guān)的加密貨幣、數(shù)字資產(chǎn)、身份認(rèn)證等功能為元宇宙經(jīng)濟(jì)體系提供核心支撐，同時需要融合內(nèi)容生成、模擬仿真、環(huán)境渲染等技術(shù)為沉浸式體驗提供支撐。元應(yīng)用和元空間主要通過網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和服務(wù)來支撐，這里不做過多論述。

圖1 以區(qū)塊鏈為核心的元宇宙技術(shù)參考模型Fig.1 Metaverse technical reference model with Blockchain as its core

1.3 元宇宙主要應(yīng)用領(lǐng)域

目前，元宇宙主要應(yīng)用于教育教學(xué)、文化娛樂、電子商務(wù)、醫(yī)療救援等領(lǐng)域。在教育教學(xué)領(lǐng)域，元宇宙技術(shù)可以為學(xué)習(xí)者提供沉浸式的教學(xué)體驗，加強(qiáng)課堂教學(xué)［16］，有效緩解學(xué)習(xí)者的溝通困難問題［17］。文獻(xiàn)［18］基于人臉識別技術(shù)提出一種新的語言教育范式，構(gòu)建物理校園與虛擬校園同步的元宇宙系統(tǒng)。將人臉識別算法應(yīng)用于元宇宙中在線/離線用戶展現(xiàn)，基于XR 技術(shù)的體驗式學(xué)習(xí)內(nèi)容被引入每個學(xué)習(xí)步驟中，以完成對單詞的學(xué)習(xí)。文獻(xiàn)［19］在虛擬學(xué)習(xí)課程元宇宙中引入檢測學(xué)生虛擬化身眨眼的系統(tǒng)，通過對眨眼次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計和分析，可以提高虛擬學(xué)習(xí)效果。浙江大學(xué)通過對眾籌式混合云、科研數(shù)據(jù)平臺、同聲傳譯和遙感技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，推出高精度虛擬會議場景元宇宙平臺——“研在浙大”2.0。

在文化娛樂領(lǐng)域：2020 年12 月8 日，美國歌手Travis Scott 在Fortnite 舉辦的虛擬音樂會，吸引了1 200 多萬人在線參與；美國元宇宙游戲開發(fā)商Gamefam 開發(fā)的Roblox 是一款兼容虛擬世界、休閑游戲和內(nèi)容開發(fā)的游戲，可以實現(xiàn)用戶自行輸出內(nèi)容，并基于平臺自有的數(shù)字貨幣Tobux 構(gòu)建閉環(huán)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)；文獻(xiàn)［20］構(gòu)建了結(jié)合博物館內(nèi)指示標(biāo)志和頭戴式顯示器的博物館游客內(nèi)容服務(wù)架構(gòu)。該架構(gòu)連接了博物館內(nèi)的指示標(biāo)志與頭顯，提供了基于增強(qiáng)現(xiàn)實的虛擬世界體驗與文物講解服務(wù)。

在電子商務(wù)領(lǐng)域：文獻(xiàn)［21］提出基于數(shù)字孿生技術(shù)的電子商務(wù)平臺商業(yè)模式，將實時商務(wù)與元宇宙相結(jié)合克服了現(xiàn)有在線購物平臺缺乏產(chǎn)品體驗的局限性，通過商業(yè)模式畫布和可視化的核心業(yè)務(wù)活動詳細(xì)解釋該商業(yè)模式，基于該平臺消費者可以在虛擬世界中觀看和感受品牌，體驗產(chǎn)品功能并提升購物體驗，賣家可通過元宇宙創(chuàng)造創(chuàng)新內(nèi)容以維護(hù)品牌知名度和忠實客戶；文獻(xiàn)［22］開發(fā)了服務(wù)虛擬世界的小額支付系統(tǒng)，但該系統(tǒng)要集成的部分軟件存在發(fā)行方未知、開源代碼易被篡改的問題，因此在虛擬環(huán)境中的交易價值通常非常小，使得交易成本相應(yīng)增加。

2 基于區(qū)塊鏈的元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施

在ISO 22739：2020《區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)詞匯》標(biāo)準(zhǔn)中給出了區(qū)塊鏈的明確定義，即區(qū)塊鏈?zhǔn)怯妹艽a技術(shù)將共識確認(rèn)的區(qū)塊按順序追加形成的分布式賬本，具有技術(shù)、金融和社會屬性。區(qū)塊鏈技術(shù)已經(jīng)超越了傳統(tǒng)金融支付解決方案，為許多部門、行業(yè)帶來了變革的潛力。鑒于區(qū)塊鏈技術(shù)的普遍性、發(fā)展性、開放性和透明性，可以將其理解為一種可信的信息基礎(chǔ)設(shè)施。

回顧區(qū)塊鏈的發(fā)展歷程，技術(shù)屬性相關(guān)的BaaS［23］、跨鏈［24］、隱私計算［25］、身份認(rèn)證［26］、分布式存儲和計算［27］等底層平臺為金融、制造、教育、能源等行業(yè)的分布式應(yīng)用提供了基礎(chǔ)設(shè)施。金融屬性相關(guān)的同質(zhì)化通證（Fungible Token，F(xiàn)T）、分布式金融（Decentralized Finance，DeFi）［28］、非同質(zhì)化通證（Non-Fungible Token，NFT）［29］和xFi（泛指在各個領(lǐng)域的金融形式）通過大量的應(yīng)用探索數(shù)字化金融服務(wù)模式。其中：FT 在金融體系中探索了新載體的可能，利用區(qū)塊鏈技術(shù)解決了數(shù)字環(huán)境下金融交易的雙花等問題；DeFi 嘗試創(chuàng)新傳統(tǒng)金融服務(wù)模式，基于分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的借貸、質(zhì)押、交易等金融服務(wù)紛紛出現(xiàn)；NFT 進(jìn)一步在數(shù)字生態(tài)中呈現(xiàn)了資產(chǎn)的表現(xiàn)形式，在映射物理資產(chǎn)的同時催生了大量原生數(shù)字資產(chǎn)，擴(kuò)大了數(shù)字經(jīng)濟(jì)的資產(chǎn)規(guī)模和想象空間；游戲金融（GameFi）嘗試將NFT 帶入到特定的真實消費場景；社交金融（SocialFi）進(jìn)一步擴(kuò)大了GameFi的應(yīng)用場景，在增加了數(shù)字協(xié)作活動的同時，增加了數(shù)字資產(chǎn)的消費空間；xFi 的出現(xiàn)為FT 和NFT 提供了更多樣化、個性化的娛樂和社交的信息消費場景，未來更多xFi 將會出現(xiàn)在教育、能源、制造、旅游等產(chǎn)業(yè)中，這將進(jìn)一步加速數(shù)字環(huán)境下的資產(chǎn)流通和信息消費。

圖2 給出了從區(qū)塊鏈到xFi 再到元宇宙的技術(shù)層級關(guān)系。從社會屬性來看，盡管去中心化自治組織（Decentralized Autonomous Organization，DAO）模式尚無成熟業(yè)態(tài)，但卻為數(shù)字環(huán)境下的協(xié)作模式提供了新的思考。元宇宙的出現(xiàn)正是區(qū)塊鏈技術(shù)、金融和社會屬性發(fā)展的必然趨勢，其持續(xù)性、實時性、開放性、兼容性、連接性、創(chuàng)造性、多樣性等特點將會構(gòu)建更多數(shù)字場景，也將推動建立以區(qū)塊鏈為核心的Web3.0 數(shù)字生態(tài)，在推動數(shù)字產(chǎn)業(yè)化的同時促進(jìn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化的發(fā)展。

圖2 以區(qū)塊鏈為核心的元宇宙數(shù)字新生態(tài)Fig.2 Digital new ecology of the Metaverse with Blockchain as its core

區(qū)塊鏈基礎(chǔ)設(shè)施通?？杀环譃槲鍖蛹軜?gòu)，分別包含數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層、合約層和應(yīng)用層［30-32］。數(shù)據(jù)層提供區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)的分布式存儲架構(gòu)，可對元宇宙生態(tài)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝，提供防篡改機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)層使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議構(gòu)建了可靠的分發(fā)機(jī)制，為元宇宙生態(tài)參與者的點對點通信提供支持。共識層解決分布式場景的一致性問題，使更多相關(guān)方參與元宇宙生態(tài)的治理。合約層為分布式編程賦能，使元宇宙中的各種資產(chǎn)可編程，更靈活地適應(yīng)各種生態(tài)場景。應(yīng)用層為區(qū)塊鏈生態(tài)保駕護(hù)航，促進(jìn)更多領(lǐng)域進(jìn)入到元宇宙中。伴隨區(qū)塊鏈基礎(chǔ)架構(gòu)而來的是Web3.0 時代。Web3.0 為元宇宙中異構(gòu)的分布式應(yīng)用提供了通信基礎(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和交互模式。圖3 從各技術(shù)層級描繪了區(qū)塊鏈技術(shù)在元宇宙中的應(yīng)用。

圖3 區(qū)塊鏈技術(shù)在元宇宙中的應(yīng)用Fig.3 Application of Blockchain technology in the Metaverse

區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)層涵蓋數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、密碼、編碼學(xué)等多項計算機(jī)學(xué)科。通常地，區(qū)塊鏈的交易使用默克爾樹的形式被組織在每個區(qū)塊中，樹狀結(jié)構(gòu)有助于對葉子節(jié)點的訪問，而默克爾樹在此基礎(chǔ)上增加了哈希驗證技術(shù)。因此，可以快速查驗地記錄每個區(qū)塊中的區(qū)塊鏈交易。此外，區(qū)塊構(gòu)成了每個需要達(dá)成共識的單元，一旦形成共識后，區(qū)塊的哈希值被其后繼區(qū)塊記錄。哈希運算的抗碰撞性保證了區(qū)塊鏈存儲的不可篡改性?；趨^(qū)塊鏈不可篡改和可用的存儲，形成了元宇宙的可信數(shù)據(jù)服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，為元宇宙中的身份、內(nèi)容、資產(chǎn)和活動提供信任基礎(chǔ)。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)層一方面借助傳統(tǒng)的有線或無線通信信道，實現(xiàn)節(jié)點間的對等協(xié)商通道，保證了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的去中心化特性。另一方面，區(qū)塊鏈構(gòu)建的穩(wěn)定的經(jīng)過認(rèn)證的點對點通信網(wǎng)絡(luò)可以滿足更加豐富的通信要求，比如廣播協(xié)議、隱蔽通信、端到端傳輸?shù)?。因此，成熟的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)可以滿足元宇宙中各種各樣的通信需求，使更多參與者可以在保護(hù)身份隱私的前提下進(jìn)行點對點通信，避免用戶隱私泄漏的風(fēng)險。

區(qū)塊鏈共識層致力于解決傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)一致性和容錯性問題。分布式系統(tǒng)在保證數(shù)據(jù)可用性的同時，需要保證數(shù)據(jù)的一致性。拜占庭容錯算法、工作量證明算法和權(quán)益證明算法等為區(qū)塊鏈提供了豐富的共識協(xié)議思路。不同共識算法適用的場景不同，可以在分布式環(huán)境下，由元宇宙的參與者共同設(shè)定規(guī)則，共同確認(rèn)系統(tǒng)的技術(shù)路線和商業(yè)模式，有效提升了用戶參與的積極性。

區(qū)塊鏈合約層從比特幣的棧式腳本語言執(zhí)行環(huán)境到以以太坊為代表的圖靈完備編程環(huán)境，體現(xiàn)了區(qū)塊鏈正在支持所有的可計算操作。合約被分布式的節(jié)點反復(fù)執(zhí)行和驗證，體現(xiàn)了區(qū)塊鏈的公開透明性，進(jìn)而使得區(qū)塊鏈具備可驗證計算的服務(wù)。區(qū)塊鏈合約層有效地解決了元宇宙中不同的應(yīng)用需求，形成更多可編程的數(shù)字資產(chǎn)，擴(kuò)大了元宇宙數(shù)字經(jīng)濟(jì)生態(tài)的規(guī)模，并為元宇宙社會的可信計算奠定了基礎(chǔ)。

區(qū)塊鏈應(yīng)用層以數(shù)據(jù)層、網(wǎng)絡(luò)層、共識層為理論支撐，以合約層為直接基礎(chǔ)，提供用戶界面友好的開放平臺，為分布式應(yīng)用、可信計算應(yīng)用、價值互聯(lián)互換提供接口。區(qū)塊鏈應(yīng)用層是普通用戶接觸、使用、參與構(gòu)建元宇宙的入口。

3 基于區(qū)塊鏈的元宇宙身份價值網(wǎng)絡(luò)

3.1 元宇宙中的身份要素

與現(xiàn)實的社會生態(tài)一樣，組織、身份、資產(chǎn)、活動等4 項關(guān)鍵要素將成為促進(jìn)元宇宙健康發(fā)展的核心要素，其中身份作為元宇宙生態(tài)的關(guān)鍵要素，可以支撐組織、活動和資產(chǎn)要素，為元宇宙生態(tài)提供多樣性的身份支持。區(qū)塊鏈的技術(shù)、金融和社會屬性可以豐富元宇宙的身份形式，幫助構(gòu)建可信數(shù)字化價值交互網(wǎng)絡(luò)。圖4 給出了元宇宙中組織、資產(chǎn)、活動三要素依托身份這一要素的關(guān)系結(jié)構(gòu)。

圖4 元宇宙健康發(fā)展的核心要素Fig.4 Core elements of the healthy development of the Metaverse

首先，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)平臺極易產(chǎn)生壟斷型組織形式和商業(yè)模式，無論是Web1.0 的網(wǎng)站，還是Web2.0更大場景的內(nèi)容交互，均是平臺占有絕對的優(yōu)勢，既控制著內(nèi)容傳播，也控制著基于內(nèi)容產(chǎn)生的收益。尤其是Web2.0 環(huán)境下，一旦形成平臺生態(tài)，就會以平臺作為工具從所有相關(guān)方獲取高額的收益。Web3.0 的核心觀點是用戶和建設(shè)者共同擁有網(wǎng)絡(luò)。在元宇宙中可能形成用戶和建設(shè)者自治的組織形式，其組織規(guī)則在符合監(jiān)管的前提下由程序代碼來執(zhí)行，這就需要利用區(qū)塊鏈技術(shù)達(dá)到最大范圍的共識，配合監(jiān)管形成元宇宙的健康生態(tài)秩序。在數(shù)字環(huán)境中，物理世界的社會角色將會在數(shù)字環(huán)境中以數(shù)字形態(tài)存在，其變革將帶來深遠(yuǎn)的影響，比如：在物理環(huán)境下稅務(wù)局承擔(dān)關(guān)鍵的社會職能，在數(shù)字環(huán)境下雖然可以構(gòu)建稅務(wù)元宇宙，但其本質(zhì)就是一段程序，在協(xié)作交易過程中自動完成稅收程序。

其次，傳統(tǒng)集中式身份驗證模式極易產(chǎn)生安全威脅和隱私濫用問題，元宇宙不僅要能與真實的身份綁定，而且需要在不同應(yīng)用場景、次元宇宙、元宇宙間切換，這就需要利用區(qū)塊鏈技術(shù)建立新的分布式身份認(rèn)證體系，可以在跨生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中保護(hù)隱私和數(shù)據(jù)安全。以虛擬數(shù)字人為例，每個元宇宙都會有獨特的應(yīng)用場景，但如果在每個元宇宙中都有不同的虛擬數(shù)字人將會為用戶帶來很大的困擾，極大增加監(jiān)管復(fù)雜度。因此，需要通過區(qū)塊鏈建立分布式身份體系，支持虛擬數(shù)字人在不同應(yīng)用場景切換，以及虛擬數(shù)字人相關(guān)的靜態(tài)屬性、動態(tài)屬性和資產(chǎn)隨著虛擬身份同步切換。同時，從社會學(xué)視角來看，虛擬數(shù)字人是沒有人類身份的數(shù)字化形象，會帶來很多使用權(quán)、運營權(quán)等問題，同時也將帶來法律、倫理、資產(chǎn)、安全等一系列新的社會問題。區(qū)塊鏈技術(shù)可以通過分布式賬本和智能合約完成虛擬數(shù)字人的權(quán)利分配和責(zé)任制約。

再次，資產(chǎn)是物理世界和數(shù)字世界的核心要素，是促進(jìn)經(jīng)濟(jì)循環(huán)的必要載體。在數(shù)字世界中，資產(chǎn)形態(tài)多種多樣，可以是文字、視頻、音頻等數(shù)據(jù)資產(chǎn)以及游戲裝備、影視作品、數(shù)字藏品、數(shù)字建筑等數(shù)字資產(chǎn)，也可以表現(xiàn)為股票、證券等金融資產(chǎn)，這些資產(chǎn)都可以表現(xiàn)為FT 和NFT。只有具備以資產(chǎn)為核心的應(yīng)用場景，才能發(fā)展成為可持續(xù)的生態(tài)，并且需要完成資產(chǎn)的確權(quán)，并進(jìn)行資產(chǎn)的轉(zhuǎn)移、交易和流通才能形成真正的經(jīng)濟(jì)體系。元宇宙中的道具、裝備、UGC 內(nèi)容都需要以區(qū)塊鏈為核心的元系統(tǒng)提供注冊、登記、交換、交易等功能，區(qū)塊鏈的技術(shù)屬性將為資產(chǎn)提供存證、確權(quán)等支持，金融屬性將為資產(chǎn)提供載體和表現(xiàn)形式，同時為基于資產(chǎn)的價值交換提供保障，社會屬性的組織治理模式將加速數(shù)字資產(chǎn)在元宇宙中的交換和流通。

最后，元宇宙中的所有活動皆可收斂為數(shù)據(jù)，多元宇宙（元宇宙和元宇宙）之間、次元宇宙（元宇宙內(nèi)不同應(yīng)用）之間、元宇宙和外部設(shè)備間的數(shù)據(jù)交互過程，以及外部設(shè)備采集、存儲、處理、分發(fā)、利用和處置個人行為數(shù)據(jù)的過程都需要區(qū)塊鏈的技術(shù)來支持。Web2.0 最大的問題是平臺對用戶數(shù)據(jù)的壟斷和消費，平臺在通過眼球經(jīng)濟(jì)匯聚用戶數(shù)據(jù)的同時，通過廣告、撮合等商業(yè)模式，獨享用戶數(shù)據(jù)和內(nèi)容產(chǎn)生的價值。用戶在平臺上貢獻(xiàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)時，只能獲得自身的認(rèn)同感和微薄的收益。數(shù)據(jù)主權(quán)及其產(chǎn)生價值的回歸正是Web3.0發(fā)展的目標(biāo)，通過區(qū)塊鏈技術(shù)可以建立分布式身份認(rèn)證體系，使用戶數(shù)據(jù)、內(nèi)容和資產(chǎn)等附著于獨立可控的身份鏈上，商業(yè)組織可以在用戶的授權(quán)下獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)和內(nèi)容，并支付等價的費用，從而從根本上解決Web2.0環(huán)境下的壟斷型經(jīng)濟(jì)體系的問題，比如：文獻(xiàn)［33］實現(xiàn)了企業(yè)可以根據(jù)智能合約自動報稅［33］；文獻(xiàn)［34］提出基于區(qū)塊鏈的分布式數(shù)據(jù)銷售方案，分布式數(shù)據(jù)銷售方案可以通過鼓勵數(shù)據(jù)擁有者分發(fā)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)大規(guī)模的數(shù)據(jù)聚合，進(jìn)而改變醫(yī)療保健等領(lǐng)域的狀況，并且該研究結(jié)合區(qū)塊鏈和人工智能算法，提升數(shù)據(jù)檢索的有效性和降低索引數(shù)據(jù)的泄漏風(fēng)險。

3.2 以區(qū)塊鏈為核心的密碼學(xué)身份

在傳統(tǒng)區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，用戶身份是非對稱密碼學(xué)的公私鑰對，這種假名身份有效地保護(hù)了用戶個人隱私。在元宇宙社會中，除了普通的資產(chǎn)交易生成，還有各種豐富的資產(chǎn)交換和各種組織的活動記錄，僅有密碼學(xué)公私鑰對已經(jīng)不能滿足元宇宙中對數(shù)據(jù)和資產(chǎn)的處理需求。

在采用公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（Public Key Infrastructure，PKI）［35］后，公私鑰與身份綁定的加密算法可以通過非對稱密碼算法實現(xiàn)。然而，PKI 需要依賴權(quán)威中心，并且由該中心保管各用戶的身份、數(shù)字證書、公鑰等信息。與使用PKI 相比，基于身份的密碼體制作為密碼原語，可以緩解權(quán)威中心的單節(jié)點故障問題，并簡化密鑰管理流程。文獻(xiàn)［36］提出一種使用區(qū)塊鏈的基于身份的密碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)將鏈中的節(jié)點拆分，分別完成用戶身份驗證和私鑰保護(hù)。此外，為了防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，還在識別過程中使用時間戳、隨機(jī)數(shù)和哈希算法，確保該系統(tǒng)的正確性、安全性和性能效率。

基于屬性的密碼［37］進(jìn)一步擴(kuò)展了身份的含義，使得身份不再與唯一的字符串綁定，可以使用多種維度刻畫用戶，極大地擴(kuò)展了非對稱密碼學(xué)的適用范圍。文獻(xiàn)［38］基于命名系統(tǒng)和屬性密碼提出安全、自治的身份管理系統(tǒng)reclaimID。由于屬性密碼在加密過程中使用秘密分享技術(shù)，因此在reclaimID 中實現(xiàn)了訪問控制層。屬性密碼的使用不僅使得授權(quán)訪問成為可能，而且有效地保護(hù)了用戶屬性的隱私。此外，reclaimID作為去中心化的身份管理系統(tǒng)，需深入探討去中心化的存儲和網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的應(yīng)用，并指出基于區(qū)塊鏈或以區(qū)塊鏈為核心的技術(shù)是其實現(xiàn)的關(guān)鍵。

解決元宇宙的身份問題有助于進(jìn)一步實現(xiàn)元宇宙中的可信計算。隱私計算已經(jīng)在金融、醫(yī)療、政務(wù)等領(lǐng)域有了一定的發(fā)展。這些領(lǐng)域主要解決了跨機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集和整合難的問題，降低了隱私數(shù)據(jù)容易泄漏的風(fēng)險，克服了數(shù)據(jù)孤島的問題。在元宇宙中，可信計算的實現(xiàn)有利于促進(jìn)虛擬身份間的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。

3.3 基于NFT 的數(shù)據(jù)身份

傳統(tǒng)的數(shù)字身份強(qiáng)調(diào)了個人從現(xiàn)實世界到虛擬世界的映射和綁定關(guān)系。以區(qū)塊鏈和分布式賬本技術(shù)為支撐的NFT 數(shù)字資產(chǎn)憑證將身份的屬性進(jìn)一步賦予任意的數(shù)據(jù)和資產(chǎn)，不僅可以在元宇宙生態(tài)中實現(xiàn)萬物互聯(lián)和價值生成，而且能充分兼顧隱私性。NFT 可以在區(qū)塊鏈上永久保存交易歷史，從而確保數(shù)字資產(chǎn)的唯一性。每個憑證都具有唯一可被識別的標(biāo)識，這使其能夠為數(shù)字資產(chǎn)鑒權(quán)。

文獻(xiàn)［39］指出：沉浸在3D 元宇宙中的互動將重新定義身份的概念，這種網(wǎng)絡(luò)身份主要通過虛擬世界中的數(shù)字化身來實現(xiàn)。通過使用數(shù)字化身，物理世界的個人可以完成虛擬世界的創(chuàng)作、娛樂、社交、交易等諸多活動?；趨^(qū)塊鏈的NFT 可以使數(shù)字化身無爭議地完成資產(chǎn)、所有權(quán)的控制。

依據(jù)以下4 種性質(zhì)，基于NFT 的數(shù)據(jù)身份構(gòu)成了去中心化應(yīng)用的基礎(chǔ)：1）可驗證性，NFT 對應(yīng)的數(shù)據(jù)和所有權(quán)能被任意第三方進(jìn)行驗證；2）透明性，有關(guān)NFT的活動，比如鑄幣、銷售和采購均可在公開場合執(zhí)行；3）可用性，NFT 系統(tǒng)具備長時無干擾的可用特性；4）原子性，NFT 交易在獨立且具有一致性的原語中操作。

4 基于區(qū)塊鏈的元宇宙經(jīng)濟(jì)金融體系

4.1 基于以太坊的元宇宙金融協(xié)議

以太坊作為智能合約平臺能夠運行各種去中心化的應(yīng)用程序（DApp），核心在于支持語言圖靈完備的以太坊虛擬機(jī)（Ethereum Virtual Machine，EVM），可執(zhí)行復(fù)雜的控制邏輯。以太坊開發(fā)者提交的協(xié)議提案（Ethereum Request for Comment，ERC）［40］用以記錄以太坊上各種開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議等細(xì)節(jié)。以太坊標(biāo)準(zhǔn)文件的種類包括Token 標(biāo)準(zhǔn)（ERC20 對應(yīng)同質(zhì)化通證，ERC721 對應(yīng)非同質(zhì)化通證）、名字注冊（ERC26、ERC13）、URI 范式（ERC67）、Library/Package 格式（EIP82）以及錢包格式（EIP75、EIP85）。

在以太坊的應(yīng)用中，NFT 與元宇宙的結(jié)合起步較早，具有代表性的案例包括CryptoKitties［41］和Decentraland［42］。CryptoKitties 是一款基于區(qū)塊鏈的虛擬寵物貓成長游戲，實質(zhì)上是基于ERC721 代幣的DApp。CryptoKitties 游戲用戶在游戲世界范圍內(nèi)領(lǐng)養(yǎng)一只貓。虛擬貓數(shù)字資產(chǎn)具有稀缺性，包含唯一的獨特識別價值，與現(xiàn)有的虛擬資產(chǎn)不同。基于點對點網(wǎng)絡(luò)，NFT 打造的數(shù)字資產(chǎn)被分發(fā)給各個參與者并存儲，以證明所有權(quán)。Decentraland 通過結(jié)合虛擬現(xiàn)實和區(qū)塊鏈技術(shù)在元宇宙中實現(xiàn)了房地產(chǎn)的概念，使用ERC20 代幣MANA 實現(xiàn)虛擬房地產(chǎn)的購買。用戶在從Decentraland 購買的土地上可以自由建造建筑物，通過在建筑物上安裝廣告牌或者收集稀有數(shù)字內(nèi)容來開設(shè)展覽賺取收入。

以太坊引入支持圖靈完備的智能合約，使得復(fù)雜的業(yè)務(wù)可以在以太坊虛擬機(jī)中透明執(zhí)行［43］。以太坊的出現(xiàn)促進(jìn)了區(qū)塊鏈應(yīng)用由數(shù)字貨幣向加密貨幣的演進(jìn)，實現(xiàn)市場和業(yè)務(wù)的各種區(qū)塊鏈重構(gòu)。基于區(qū)塊鏈，DeFi能夠促進(jìn)元宇宙的去中心化市場和業(yè)務(wù)。

4.2 基于加密貨幣的元宇宙數(shù)字貨幣

數(shù)字貨幣是區(qū)塊鏈賦能的主要應(yīng)用之一［43］。廣大用戶的信任支撐了數(shù)字貨幣的價值體系，推動了數(shù)字貨幣的流通和交易。迄今為止，全球已發(fā)行超過12 000 種數(shù)字貨幣，并且不斷推出新的虛擬貨幣。

如同真實世界建立在法定貨幣上一樣，未來的元宇宙不可避免地需要數(shù)字貨幣，以實現(xiàn)元宇宙中的貨幣流通、支付和結(jié)算功能?，F(xiàn)在發(fā)展較為成熟的數(shù)字貨幣包括比特幣和以太幣，比特幣［44］采用未使用的交易輸出（Unspent Transaction Outputs，UTXO）交易模型來追蹤比特幣的使用情況，而以太坊［45］記錄每個賬戶地址的余額，可以直接通過以太坊數(shù)據(jù)集工具（如Etherscan）查詢。兩種貨幣目前都采用PoW 實現(xiàn)共識，礦工通過生成新區(qū)塊來鑄造數(shù)字貨幣。

元宇宙的用戶需要交換不同的數(shù)字貨幣，以實現(xiàn)價值交換。數(shù)字貨幣的出現(xiàn)豐富了支付渠道，降低支付成本，提高了支付清算效率。然而，發(fā)行在公鏈上的數(shù)字貨幣與現(xiàn)實世界中的價值生產(chǎn)并無對應(yīng)關(guān)系，投機(jī)泡沫成分較大。點對點交易的方式繞過國家金融機(jī)構(gòu)監(jiān)管，給洗錢等違法犯罪行為提供了可能［10］。因此，對于數(shù)字貨幣的監(jiān)管方式需要創(chuàng)新，以保證數(shù)字貨幣在元宇宙中的合規(guī)流通。

在處理加密貨幣交易方面，多數(shù)加密貨幣交易發(fā)生在OKEx、Binance 等中心化交易所。中心化交易所的優(yōu)勢在于低延遲交易和簡單接口，也存在內(nèi)部人員利用信息不對稱操縱價格等弊端。在IDEX、Ether Delta 等去中心化交易所中，智能合約或其他點對點網(wǎng)絡(luò)自動執(zhí)行交易［46］：一種模式是智能合約在鏈下維護(hù)連續(xù)有限的訂單簿，訂單的交易對手或交易所本身執(zhí)行訂單匹配并將訂單提交給智能合約進(jìn)行處理；另一種模式（如Uniswap 和Bancor）是將智能合約作為交易對手執(zhí)行并直接與其用戶進(jìn)行交易。

元宇宙中的交易具有數(shù)據(jù)量大、低確認(rèn)延遲的特征［43］。一方面，元宇宙中會出現(xiàn)房地產(chǎn)購買、物品租賃等各種交易。在元宇宙中，交易涉及商品所有權(quán)轉(zhuǎn)移和代幣轉(zhuǎn)移。用戶在傳統(tǒng)區(qū)塊鏈上發(fā)起交易，該交易將首先廣播給各節(jié)點，并存儲在各節(jié)點本地交易池中。各節(jié)點獲取一定數(shù)量的交易，然后執(zhí)行共識機(jī)制。由于體量龐大的用戶群體和各種DApp，元宇宙中的區(qū)塊鏈節(jié)點將產(chǎn)生大量交易數(shù)據(jù)。如果對所有節(jié)點要求存儲所有歷史交易存儲，會給全網(wǎng)節(jié)點帶來極大負(fù)載。另一方面，元宇宙交易要求全網(wǎng)實現(xiàn)低確認(rèn)延遲。為了滿足人類對互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用“即時響應(yīng)”的要求，端到端的延遲需要在幾十毫秒到幾百毫秒之間。在VR/AR/MR/XR 等應(yīng)用環(huán)境下，基于三維顯示和交互的元宇宙應(yīng)用要求延遲控制在10 ms 內(nèi)，以避免用戶產(chǎn)生眩暈。

4.3 基于NFT 的元宇宙數(shù)字資產(chǎn)

目前，虛擬世界的主要經(jīng)濟(jì)活動為虛擬資產(chǎn)拍賣，包括土地、稀缺物品、珍貴不動產(chǎn)、土地的開發(fā)和租賃、游戲任務(wù)的獎勵以及投資加密貨幣的利潤。因此，元宇宙中誕生了一種新的融資形式NFT，其可以連接現(xiàn)實世界和虛擬世界。NFT 主要用于數(shù)字資產(chǎn)交易，通過在區(qū)塊鏈上永久保存加密的交易歷史確保其唯一性。每個代幣有唯一的TokenID，可驗證數(shù)字資產(chǎn)的所有權(quán)。因為在元宇宙這樣的三維空間中，社會和經(jīng)濟(jì)活動像現(xiàn)實一樣運行，需要有相關(guān)技術(shù)實現(xiàn)資產(chǎn)權(quán)屬證明和價值互換。NFT 在元宇宙中支持交易雙方之間的調(diào)解和互動，因此在元宇宙中得到迅速發(fā)展。以NFT 為紐帶，元宇宙構(gòu)建了一套虛擬世界的社會契約。由于NFT的唯一性和不可分割性，因此元宇宙中的參與者可以有效聲明其著作權(quán)和所有權(quán)。

在NFT 的基礎(chǔ)上，文獻(xiàn)［47］提出了非同質(zhì)化權(quán)益（Non-Fungible Right，NFR），進(jìn)一步探索和擴(kuò)展了虛擬資產(chǎn)的用途和邊界，并指出目前NFT 違反了國內(nèi)相關(guān)監(jiān)管要求，存在潛在金融監(jiān)管風(fēng)險、缺乏法律監(jiān)管等問題。因此，該研究提出的NFR 以非公有區(qū)塊鏈為基礎(chǔ)，完善了實名化身份管理機(jī)制并解決了上述問題。NFR 有望實現(xiàn)物理與虛擬環(huán)境的結(jié)合，助力實體經(jīng)濟(jì)和數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

從廣義上來看，數(shù)字資產(chǎn)是元宇宙生態(tài)的關(guān)鍵要素［48］，數(shù)字資產(chǎn)既包括存儲和處理信息的硬件，又包括涵蓋音視頻、文本、圖像、軟件等在內(nèi)的可復(fù)制信息，并且提供了數(shù)字憑證。數(shù)字憑證既可以是虛擬世界的數(shù)字權(quán)益證明，比如數(shù)字化身和個人簽名，又可以是現(xiàn)實世界實物的唯一證明，比如房產(chǎn)、藝術(shù)品、股票、期權(quán)等。由于數(shù)字憑證架起了虛擬世界和現(xiàn)實世界的橋梁，因此元宇宙的數(shù)字資產(chǎn)管理模式將反向推動現(xiàn)實世界對法律和技術(shù)的重新審視，進(jìn)一步重塑世界運行的底層邏輯。

5 未來展望

元宇宙將成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的重要數(shù)字生態(tài)環(huán)境，區(qū)塊鏈等新一代信息技術(shù)的集成架構(gòu)將成為元宇宙重要的基礎(chǔ)設(shè)施，因此后續(xù)需要加強(qiáng)在元宇宙硬件、系統(tǒng)、應(yīng)用等方面的研究：

1）在硬件層面，元宇宙不是在Web2.0 的基礎(chǔ)上的三維化，而是將Web2.0 嵌入到Web3.0 中，這將改變現(xiàn)有計算機(jī)外設(shè)的整個生態(tài)，顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等計算機(jī)相關(guān)設(shè)備將逐步被增強(qiáng)現(xiàn)實操作系統(tǒng)和感官觸達(dá)設(shè)備等新型人機(jī)交互設(shè)備替代，形成新的操作和交互模式，這將對現(xiàn)有人機(jī)交互體系造成顛覆性的影響。

2）在系統(tǒng)層面，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)重點面向進(jìn)程和消息，主要作用是調(diào)度基礎(chǔ)設(shè)施資源，無法響應(yīng)海量數(shù)據(jù)環(huán)境下的存儲、運算、處理等需求，需要集成區(qū)塊鏈的共識和激勵機(jī)制、人工智能深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)處理框架等各項技術(shù)的關(guān)鍵組件形成面向數(shù)據(jù)和資產(chǎn)的操作系統(tǒng)，新型操作系統(tǒng)的出現(xiàn)將推動形成新的產(chǎn)業(yè)格局，將會顛覆現(xiàn)有信息技術(shù)生態(tài)環(huán)境。

3）在應(yīng)用層面，元宇宙可以將社交游戲、文化旅游、休閑娛樂等場景移植到數(shù)字環(huán)境中，通過三維展現(xiàn)和沉浸式的場景將更多用戶從物理世界拉到數(shù)字世界中，形成更具黏性的數(shù)字生活場景，這種新型社會范式將顛覆傳統(tǒng)的組織形式和協(xié)作模式，并對人類的生活方式造成巨大影響，甚至創(chuàng)造新型的數(shù)字化的世界圖景。

因此，在未來的研究中，亟需跳出當(dāng)前信息技術(shù)框架和思維模式，在工程應(yīng)用前強(qiáng)化本體論和認(rèn)識論研究，突出社會設(shè)計的重要性，重點分析元宇宙對社會組織形式和協(xié)作模式、社會生態(tài)和意識形態(tài)的影響，夯實理論和邏輯基礎(chǔ)。

6 結(jié)束語

元宇宙將推動數(shù)字環(huán)境下的技術(shù)探索、應(yīng)用創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)構(gòu)建，促進(jìn)信息消費形成數(shù)字經(jīng)濟(jì)的新生態(tài)。針對元宇宙產(chǎn)業(yè)缺乏概念共識、關(guān)鍵技術(shù)不明確、技術(shù)體系模糊等問題，本文依據(jù)本體論提出元宇宙的概念，分析元宇宙相關(guān)技術(shù)體系，并重點闡述基于區(qū)塊鏈元宇宙的基礎(chǔ)設(shè)施、身份價值網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字治理架構(gòu)和經(jīng)濟(jì)金融體系，明確區(qū)塊鏈?zhǔn)窃钪娴暮诵幕A(chǔ)設(shè)施。在未來工作中將構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的元宇宙概念和術(shù)語體系，在工業(yè)和商業(yè)元宇宙場景中探索元宇宙技術(shù)體系的集成方法，共同協(xié)作創(chuàng)建元宇宙的分布式商業(yè)應(yīng)用場景。