一文講透元宇宙：背景、技術(shù)、場景和機(jī)遇

2021年以來，全球新經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域不知不覺間燒起了一把火。上到互聯(lián)網(wǎng)巨頭，下到平民百姓，無不被這把“火”點燃，諸如騰訊、阿里、百度、小紅書、Soul、上汽等企業(yè)均申請了相關(guān)商標(biāo)，F(xiàn)acebook更是改名為“Meta”。事實上，今天我們聊的這把火就是元宇宙。

“起”：元宇宙的起源

元宇宙的概念最初來源于1992年出版的美國科幻小說《雪崩》，書中描述了一個平行于現(xiàn)實世界的網(wǎng)絡(luò)世界——Metaverse，所有現(xiàn)實世界的人在Metaverse中都有一個替身。真實世界的人通過控制其替身，在Metaverse中進(jìn)行人際交往和競爭以提升自己的地位。Metaverse由“meta”和“verse”兩個詞組成，meta表示超越，verse取自universe，合起來就是元宇宙。

20世紀(jì)90年代初，錢學(xué)森老先生就曾暢想過“元宇宙”是何物，只不過當(dāng)時它有個小名叫“靈境”。錢老先生預(yù)見，靈境技術(shù)（見圖1）的產(chǎn)生和發(fā)展，將會顯著提升人的創(chuàng)造能力，促進(jìn)科學(xué)和文藝快速發(fā)展，給人類社會帶來深遠(yuǎn)影響。

Facebook創(chuàng)始人馬克·扎克伯格認(rèn)為，元宇宙是一個讓使用者置身其中的沉浸式互聯(lián)網(wǎng)——在網(wǎng)絡(luò)中不僅僅依靠屏幕，而是將有更多的設(shè)備聯(lián)動，實現(xiàn)虛擬世界的沉浸式體驗。

在騰訊公司董事會主席馬化騰看來，一個令人興奮的機(jī)會正在到來，移動互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過10年發(fā)展，即將迎來下一波升級，他稱之為“全真互聯(lián)網(wǎng)”。虛擬世界和真實世界的大門已經(jīng)打開，無論是從虛到實，還是由實入虛，都在致力于為用戶提供更真實的體驗。

游戲開發(fā)服務(wù)平臺Beamable公司創(chuàng)始人喬恩·拉多夫認(rèn)為，元宇宙包含七個層面：體驗、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)作者經(jīng)濟(jì)、空間計算、分布式、人機(jī)互動、基礎(chǔ)設(shè)施。

亞馬遜前高管馬修·鮑爾提出，元宇宙必須提供前所未有的互操作性，用戶必須能夠?qū)⑺麄兊幕砗蜕唐窂脑钪嬷械囊粋€地方帶到另一個地方，無論是誰在運行元宇宙的特定部分。

正如一千個讀者眼中就有一千個哈姆雷特，每個人對元宇宙的解釋也各不相同。綜合各方看法，筆者認(rèn)為，元宇宙可以看作是由包括區(qū)塊鏈、AI、交互傳感技術(shù)等新興技術(shù)組成的一個實時在線網(wǎng)絡(luò)，是數(shù)字虛擬世界和物理現(xiàn)實世界相互影響的有機(jī)統(tǒng)一的整體。

或許有一天，現(xiàn)實世界也會如電影《頭號玩家》描述的那樣，每個人都可以在真實與虛擬世界中穿梭，我們也會有自己的“綠洲”。

“承”：承載元宇宙的關(guān)鍵技術(shù)

我們要弄明白元宇宙對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展有什么影響，需要把這個問題解構(gòu)清楚，弄懂元宇宙的“根”，即承載元宇宙發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)有哪些。

目前，公認(rèn)的元宇宙六大核心技術(shù)包括區(qū)塊鏈（Blockchain）技術(shù)、交互（Interactivity）技術(shù)、電子游戲（Video Game）技術(shù)、人工智能（Artificial Intelligence）技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)（Network）及運算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）技術(shù)。這些關(guān)鍵技術(shù)的英文字母連接起來，業(yè)界有個形象的提法，叫作“大螞蟻”（BIGANT）。

1.區(qū)塊鏈

區(qū)塊鏈?zhǔn)菢?gòu)建元宇宙虛擬資產(chǎn)體系的基礎(chǔ)。交易是社會生活的重要組成部分，一旦沒有交易往來，整個社會勢必會退化到自給自足的農(nóng)耕社會。

同樣，在虛擬世界里，交易也是必不可少的，這就是區(qū)塊鏈技術(shù)的價值所在。每個用戶可以看作是元宇宙中的子元宇宙，通過NFT、DAO、智能合約、DeFi等區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，架起連接各個子元宇宙流轉(zhuǎn)和交易的橋梁，打造元宇宙去中心化的結(jié)算平臺和價值傳遞體系，實現(xiàn)元宇宙的交易往來。

NFT：英文全稱Non-Fungible Token，非同質(zhì)化代幣，是一種不可分割且獨一無二的數(shù)字憑證，能夠映射到特定資產(chǎn)，將該特定資產(chǎn)的相關(guān)權(quán)利內(nèi)容、歷史交易流轉(zhuǎn)信息等記錄在其智能合約的標(biāo)示信息中，并在對應(yīng)的區(qū)塊鏈上給該特定資產(chǎn)生成一個無法篡改的獨特編碼，確保其唯一性和真實性。正是NFT實現(xiàn)了虛擬物品的資產(chǎn)化，從而使得數(shù)字資產(chǎn)擁有可交易的實體。

DAO：英文全稱Decentralized Autonomous Organization，分布式自治組織，基于區(qū)塊鏈核心思想理念（由達(dá)成同一個共識的群體自發(fā)產(chǎn)生的共創(chuàng)、共建、共治、共享的協(xié)同行為）衍生出來的一種組織形態(tài)，允許用戶之間通過提案、投票等方式來決定平臺事務(wù)的決策和走向。

智能合約：一種旨在以信息化方式傳播、驗證或執(zhí)行合同的計算機(jī)協(xié)議。從本質(zhì)上而言，智能合約是一種以數(shù)字化、智能化的代碼嵌入軟件之中，直接控制數(shù)字資產(chǎn)的電腦程序。例如網(wǎng)上購物，不想立即付款，想等賣家發(fā)貨后再付款，可以創(chuàng)建一個合約，該合約通過查詢物流數(shù)據(jù)，只有在確認(rèn)購買的商品發(fā)貨后智能合約才會匯款給賣家。

DeFi：英文全稱Decentralized Finance，去中心化金融，用來構(gòu)建開放式金融系統(tǒng)的去中心化協(xié)議?；趨^(qū)塊鏈的金融服務(wù)體系，用戶可以完全控制自己的資產(chǎn)，并且能夠獲得相關(guān)的金融服務(wù)。和現(xiàn)在的金融體系不同，用戶的資金不會存放在第三方的金融機(jī)構(gòu)中，而是通過各種智能合約去實現(xiàn)協(xié)議和信任，如此可以最大程度地減少風(fēng)險。因為沒有了中介機(jī)構(gòu)的參與，整體的金融服務(wù)成本也會相對降低，從而打造更加高效的金融體系。

2.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)實體驗的階梯。交互技術(shù)所要實現(xiàn)的是虛擬世界與現(xiàn)實世界的連接，正如影視作品中看到的那樣，現(xiàn)實世界人的一舉一動會影響到虛擬世界，虛擬世界的感官感觸也會帶到現(xiàn)實世界中來。

交互技術(shù)分為輸出技術(shù)和輸入技術(shù)。輸出技術(shù)包括頭戴式顯示器、觸覺、痛覺、嗅覺及直接神經(jīng)信息傳輸?shù)雀鞣N電信號轉(zhuǎn)換于人體感官的技術(shù)；輸入技術(shù)包括微型攝像頭、位置傳感器、力量傳感器、速度傳感器等。

3.游戲技術(shù)

游戲技術(shù)是元宇宙社會形態(tài)最成熟的呈現(xiàn)方式。游戲技術(shù)包含兩方面內(nèi)容：一是游戲引擎相關(guān)的3D建模和實時渲染，二是數(shù)字孿生相關(guān)的3D引擎和仿真技術(shù)。前者所要實現(xiàn)的是元宇宙中所展示的事物外觀與現(xiàn)實世界無異，后者所要考慮的是如何將現(xiàn)實世界虛擬化、數(shù)字化，將現(xiàn)實世界的客觀規(guī)律帶到元宇宙中去。

4.人工智能

人工智能是元宇宙中生產(chǎn)力與自主運行最重要的支撐。NPC（非玩家角色）是網(wǎng)絡(luò)游戲運行中無法分割的組成部分，在游戲中起到引導(dǎo)、協(xié)助等功能，完成與玩家的互動交流，其本質(zhì)為簡單的人工智能。

人工智能可以為元宇宙的大量應(yīng)用場景提供技術(shù)支撐，其應(yīng)用主要集中在智能語音、NLP自然語言處理、機(jī)器學(xué)習(xí)和計算機(jī)視覺四個方面，為元宇宙中用戶與用戶、用戶與系統(tǒng)、不同系統(tǒng)之間的溝通與交流提供技術(shù)支持和橋梁。

智能語音：智能語音技術(shù)，是實現(xiàn)人機(jī)語言的通信，包括語音識別技術(shù)（ASR）和語音合成技術(shù)（TTS）。

NLP自然語言處理：研究人與計算機(jī)交互的語言問題的一門學(xué)科，是機(jī)器語言和人類語言之間溝通的橋梁，以實現(xiàn)人機(jī)交流的目的。

機(jī)器學(xué)習(xí)：研究計算機(jī)怎樣模擬或?qū)崿F(xiàn)人類的學(xué)習(xí)行為，以獲取新的知識或技能，重新組織已有的知識結(jié)構(gòu)使之不斷改善自身的性能。

計算機(jī)視覺：研究如何使機(jī)器“看”得科學(xué)，更進(jìn)一步說，就是指用攝影機(jī)和電腦代替人眼對目標(biāo)進(jìn)行識別、跟蹤和測量等機(jī)器視覺，并進(jìn)一步做圖形處理，使電腦處理成為更適合人眼觀察或傳送給儀器檢測的圖像。

5.網(wǎng)絡(luò)及運算技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)及運算技術(shù)是元宇宙在現(xiàn)實世界中的承載者。從承載而言，元宇宙可以看作是網(wǎng)絡(luò)游戲近乎無窮倍的放大。一款網(wǎng)絡(luò)游戲的運行，依靠互聯(lián)網(wǎng)作為信息傳輸工具，來完成設(shè)計者編制的運算程序。而元宇宙也需要網(wǎng)絡(luò)及運算，但這種網(wǎng)絡(luò)不局限于傳統(tǒng)的寬帶聯(lián)網(wǎng)和高速通信網(wǎng)，還包含AI、邊緣計算、分布式計算等在內(nèi)的綜合智能網(wǎng)技術(shù)，稱之為“云化綜合智能網(wǎng)絡(luò)”。

邊緣計算：指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，采用集網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力于一體的開放平臺，就近提供最近端服務(wù)。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起，可以提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)速度，滿足行業(yè)在實時業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的基本需求。

分布式計算：研究如何把一個需要巨大的計算能力才能解決的問題，首先分成許多小的部分，然后把這些部分分配給多個計算機(jī)進(jìn)行處理，最后把這些計算結(jié)果綜合起來得到最終的結(jié)果。

6.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是元宇宙與現(xiàn)實空間實現(xiàn)融合的媒介。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)承擔(dān)現(xiàn)實世界數(shù)字化采集與處理職能，為數(shù)字孿生的虛擬世界提供實時、精準(zhǔn)、持續(xù)的數(shù)據(jù)供給，使元宇宙虛擬世界里的人可以實時掌握現(xiàn)實世界的變化，乃至管理現(xiàn)實世界。

“轉(zhuǎn)”：元宇宙將給城市生活帶來的轉(zhuǎn)變

前面，我們聊了那么多與元宇宙相關(guān)的技術(shù)，想必大家對這些“玄乎”的技術(shù)多少有了些概念。接下來，我們聊點實際的，即元宇宙技術(shù)的應(yīng)用場景究竟能給我們的生活帶來哪些新轉(zhuǎn)變。

交互技術(shù)助力沉浸式辦公，提升工作效率和溝通效果。新冠肺炎疫情在全球肆虐，使得居家辦公越來越普遍化，隨之而來的是遠(yuǎn)程工作和在線交流。但由于無法看到彼此的肢體和表情，往往很多時候信息不能準(zhǔn)確傳達(dá)，況且所處環(huán)境千差萬別，工作時的臨場感、沉浸感也大打折扣。

通過VR、AR等交互技術(shù)打造的元宇宙辦公產(chǎn)品，將很大程度上解決這些問題，通過音頻提示、手勢追蹤等方式營造身臨其境的溝通體驗。例如微軟的Mesh for Teams產(chǎn)品，當(dāng)演講者說話時，采用音頻提示使得臉部表情生動起來，讓替身擁有更具表現(xiàn)力的動畫效果，營造臨場感。而Facebook的Workrooms支持頭部和手勢跟蹤，現(xiàn)實生活中用手所做的任何事情都將在虛擬世界中被跟蹤和再現(xiàn)。

AR技術(shù)為智慧電力行業(yè)提供解決方案，提高作業(yè)效率。增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）實現(xiàn)了虛擬事物在現(xiàn)實世界的展示。例如在電力行業(yè)日常巡檢中，員工佩戴好AR眼鏡，即可收到后臺發(fā)出的巡檢指令，作業(yè)人員只需要按照屏幕指示步驟，即可一步步完成作業(yè)，大大提高了運維效率。當(dāng)遇到儀表讀數(shù)時，眼鏡可直接通過OCR算法識別讀數(shù)自動記錄。同時，AR眼鏡搭配外設(shè)紅外測溫功能，可直接無接觸測量變壓器等設(shè)備溫度。遇到故障需要緊急排除時，作業(yè)人員可直接語音喚醒遠(yuǎn)程專家系統(tǒng)，呼叫總部專家予以支持。這樣不僅可以縮短處理周期，還可以提升運維品質(zhì)。

AI提供人臉識別、實時翻譯等功能，助力觀光旅游。百度公司與上海新高度旅游公司合作推出的全球首批AI雙層觀光車，搭載了百度的人臉識別技術(shù)，自動對游客身份進(jìn)行核驗，游客只需刷臉就可以上下車，從而免去了多次驗票的煩瑣。這款觀光車還搭載了百度共享Wi-Fi翻譯機(jī)，該翻譯機(jī)包含智能語音翻譯、智能問答、語音導(dǎo)覽等功能，智能語音翻譯可輕松解決外地游客、外國游客游覽時語言不通的問題，而智能問答可以幫助游客及時解決各類實用問題，語音導(dǎo)覽功能則可以幫助游客更好地了解風(fēng)土人情。

游戲仿真技術(shù)構(gòu)建虛擬世界，初具元宇宙雛形。目前元宇宙離我們還非常遙遠(yuǎn)，但游戲仿真技術(shù)構(gòu)建的虛擬世界卻能讓我們管中窺豹。Roblox沙盒游戲平臺是游戲領(lǐng)域的元宇宙引領(lǐng)者，主要面向兒童和青少年，允許孩子們創(chuàng)建3D世界和游戲。該平臺的核心是其仿真引擎——能夠展示一個類似樂高的虛擬世界，以玩家創(chuàng)作為主導(dǎo)，帶來沉浸式體驗和社交場景。隨著元宇宙技術(shù)不斷發(fā)展，Roblox的虛擬世界也將越來越接近現(xiàn)實世界。

“合”：元宇宙與社會發(fā)展的珠聯(lián)璧合

隨著元宇宙時代的到來，我們應(yīng)該如何及時把握元宇宙的發(fā)展機(jī)遇呢？

上海在元宇宙發(fā)展方面起步較早，2021年12月，上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會印發(fā)《上海市電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》提出，加強元宇宙底層核心技術(shù)基礎(chǔ)能力的前瞻研發(fā)，推進(jìn)深化感知交互的新型終端研制和系統(tǒng)化的虛擬內(nèi)容建設(shè)，探索行業(yè)應(yīng)用。這也是元宇宙首次被納入地方“十四五”規(guī)劃。

2022年伊始，合肥、武漢等城市紛紛將元宇宙寫入政府工作報告，杭州、無錫、北京、成都等城市也相繼提出以產(chǎn)業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等方式切入賽道，布局元宇宙。

根據(jù)元宇宙技術(shù)應(yīng)用方向，我們選取智慧城市、經(jīng)濟(jì)金融、智能制造、生命科學(xué)、鄉(xiāng)村振興五個熱點領(lǐng)域進(jìn)行暢想，希望能夠為讀者提供有益參考。

智慧城市。利用數(shù)字孿生構(gòu)建“孿生城市”模型（見圖2），有效推動城市治理水平進(jìn)步?！皩\生城市”模型是現(xiàn)實世界在虛擬世界中的還原，利用數(shù)字孿生技術(shù)，實時獲取現(xiàn)實世界所有要素的狀態(tài)并映射到城市模型中，實現(xiàn)全過程、全要素數(shù)字化，使數(shù)字城市與現(xiàn)實城市同步規(guī)劃、同步建設(shè)。

通過數(shù)字建模，在“孿生城市”中可以實現(xiàn)全信息全域監(jiān)測、模擬預(yù)測城市治理決策效能、模擬提高應(yīng)急響應(yīng)處置、全局統(tǒng)籌城市規(guī)劃建設(shè)等，提高城市治理精度。

經(jīng)濟(jì)金融。經(jīng)濟(jì)金融融入元宇宙第一步就是數(shù)字化，在這一過程中，紙幣逐漸被淘汰，數(shù)字貨幣將大規(guī)模使用。

NFT技術(shù)能有效優(yōu)化金融業(yè)務(wù)，實現(xiàn)金融機(jī)構(gòu)的金融資產(chǎn)數(shù)字化呈現(xiàn)，為金融資產(chǎn)刻印獨一無二的數(shù)字“指紋”，從而實現(xiàn)對虛擬資產(chǎn)的盤點清算、分類篩選、信用評價、價值估算等工作，也能服務(wù)于虛擬世界的創(chuàng)作經(jīng)濟(jì)，實現(xiàn)虛擬世界的貨物交換。

此外，通過AI虛擬人技術(shù)和批量短視頻生產(chǎn)技術(shù)，金融機(jī)構(gòu)可以在幾分鐘內(nèi)生產(chǎn)覆蓋萬條級別的虛擬人短視頻，視頻內(nèi)容包括基金介紹、股票介紹、金融資訊介紹等，極大地滿足市場對金融信息的需求，擴(kuò)大虛擬金融的規(guī)模。

智能制造。過去工程師更多的是憑借經(jīng)驗來實現(xiàn)設(shè)備使用、維修并完成對應(yīng)培訓(xùn)、進(jìn)行生產(chǎn)線管理等技術(shù)工作，而管理人員需要輾轉(zhuǎn)生產(chǎn)線、生產(chǎn)車間、庫房，在各種系統(tǒng)、表單中完成管理工作。

在元宇宙中，設(shè)備的使用、維修不再過于依賴工程師的設(shè)備使用經(jīng)驗，管理人員也可以更便捷高效地完成管理工作。相對應(yīng)地，從業(yè)者能力要求也將發(fā)生遷移，更加側(cè)重于服務(wù)產(chǎn)品研發(fā)、工藝改進(jìn)、市場需求、生態(tài)合作、IP打造等非標(biāo)準(zhǔn)化工作。

元宇宙重塑工業(yè)制造場景，通過物理場景數(shù)據(jù)采集、實時同步，可實現(xiàn)對工業(yè)制造全面還原，構(gòu)建與物理工廠同步的虛擬工廠以及超越物理規(guī)律的虛擬場景，為工業(yè)制造賦能，整體性解決制造本身研發(fā)、生產(chǎn)、管理等一系列問題。

生命科學(xué)。元宇宙在生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩方面：

一是借助腦機(jī)接口，通過仿生神經(jīng)肌肉控制通路，實現(xiàn)使用者大腦與各軀干間的直接聯(lián)系。比如，殘疾人可借助該技術(shù)連接仿生器官，從而恢復(fù)甚至超越之前的能力。同時，也可將該技術(shù)應(yīng)用于神經(jīng)康復(fù)、睡眠、教育等腦神經(jīng)發(fā)揮關(guān)鍵作用的領(lǐng)域。

二是可通過腦機(jī)接口、NFT以及人工智能識別等技術(shù)，與外部傳感器感應(yīng)，實現(xiàn)對人身體健康狀況的實時化、數(shù)字化呈現(xiàn)，及時發(fā)現(xiàn)身體存在的問題，延長人類壽命。

鄉(xiāng)村振興。鄉(xiāng)村振興歷來是政府工作的重中之重，元宇宙技術(shù)的發(fā)展能有力提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，促進(jìn)農(nóng)民增收，助力鄉(xiāng)村振興。

第一，元宇宙可實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)場景的高度模擬，加速農(nóng)業(yè)科研。數(shù)字孿生技術(shù)能在虛擬環(huán)境中模擬植物整個生長過程，大幅縮短農(nóng)作物生長周期和成本，在短時間內(nèi)收集到大量的植物生長數(shù)據(jù)，為全面提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、加快農(nóng)業(yè)創(chuàng)新提供幫助。

第二，利用區(qū)塊鏈應(yīng)用實時同步全流程場景，實現(xiàn)溯源保障食品安全。區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)了為每一個商品發(fā)放一張獨一無二的“身份證”，產(chǎn)品從生產(chǎn)到銷售，每一個環(huán)節(jié)的主體都以自己的身份（私鑰）將信息簽名寫入?yún)^(qū)塊鏈，信息不可篡改，身份不可抵賴。一旦出現(xiàn)糾紛，可以很快定位出問題環(huán)節(jié)，從而進(jìn)行舉證和追責(zé)。

第三，利用交互技術(shù)，打造真人與虛擬人的互動場景。交互技術(shù)與人工智能相結(jié)合，可構(gòu)建虛擬農(nóng)業(yè)“管家”，通過接收裝置感應(yīng)溫度、濕度、土壤等信息，指導(dǎo)農(nóng)民精準(zhǔn)完成播種、澆水、施肥等操作，大大提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。此外，交互技術(shù)也可打造虛擬農(nóng)場，讓大眾看到農(nóng)場的各種業(yè)態(tài)展現(xiàn)，從開墾到播種再到收獲，可以在一個虛擬的農(nóng)場中操控?zé)o人設(shè)備體驗種地樂趣。

隨著元宇宙技術(shù)的不斷成熟，數(shù)字虛擬世界和物理現(xiàn)實世界相互交織、彼此融入、緊密互動，元宇宙將會深刻改變我們的城市、商業(yè)、社會和生活。但我們也要清醒地看到，元宇宙是一個極致開放、復(fù)雜、巨大的系統(tǒng)，未來發(fā)展的路上必然會遇到技術(shù)瓶頸、輿論泡沫、概念詐騙、隱私風(fēng)險、知識產(chǎn)權(quán)糾紛等問題，可見，元宇宙要從概念走向現(xiàn)實，還需要從技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、法律等多個方面做好布局。

道阻且長，但值得期待。

作者：耿焱，上海華略智庫研究經(jīng)理（ID：HUALUETT）